Alors que les océans se réchauffent en raison du changement climatique, les scientifiques tentent de prédire comment les animaux marins, des poissons à épine dorsale aux méduses sans épines, réagiront. Des expériences en laboratoire indiquent que beaucoup pourraient théoriquement tolérer des températures bien plus élevées que celles qu'ils rencontrent aujourd'hui. Mais ces études ne signifient pas que les animaux marins peuvent maintenir leurs aires de répartition actuelles dans des océans plus chauds, selon Curtis Deutsch, professeur agrégé d'océanographie à l'Université de Washington.

"La température à elle seule n'explique pas où dans l'océan un animal peut vivre, " a déclaré Deutsch. "Vous devez considérer l'oxygène:combien est présent dans l'eau, à quel point un organisme peut l'absorber et l'utiliser, et comment la température affecte ces processus."

Caractéristiques spécifiques à l'espèce, les niveaux globaux d'oxygène et la température de l'eau se combinent pour déterminer quelles parties de l'océan sont « respirantes » pour différentes créatures océaniques. De nouvelles recherches menées par Deutsch montrent qu'une grande variété d'animaux marins - des vertébrés aux crustacés en passant par les mollusques - habitent déjà la gamme maximale d'océans respirables que leur physiologie leur permet.

Les résultats, publié le 16 septembre dans La nature , fournissent également un avertissement concernant le changement climatique :étant donné que les eaux plus chaudes abriteront moins d'oxygène, certaines étendues d'océan qui sont respirables aujourd'hui pour une espèce donnée ne le seront peut-être pas dans le futur.

« Les organismes d'aujourd'hui vivent essentiellement jusqu'aux températures les plus chaudes possibles qui leur fourniront suffisamment d'oxygène pour leur niveau d'activité. Des températures plus élevées affecteront donc immédiatement leur capacité à obtenir suffisamment d'oxygène. " a déclaré Deutsch. " En réponse au réchauffement, leur niveau d'activité va être restreint ou leur habitat va commencer à se rétrécir. Ce n'est pas comme s'ils allaient aller bien et continuer."

Les niveaux d'oxygène et les températures varient dans les eaux océaniques. Généralement, l'eau près de l'équateur est plus chaude et contient moins d'oxygène que les eaux plus froides près des pôles. Mais en passant de la surface de l'océan aux eaux plus profondes, l'oxygène et la température diminuent ensemble. Ces principes créent des modèles 3-D complexes de niveaux d'oxygène et de température à travers les profondeurs et les latitudes. L'anatomie d'un organisme, la physiologie et le niveau d'activité déterminent ses besoins en oxygène, l'efficacité avec laquelle il absorbe et utilise l'oxygène disponible dans son environnement, et comment la température affecte sa demande en oxygène.

Deutsch et ses co-auteurs—Justin Penn, un doctorant UW en océanographie, et Brad Seibel, un professeur de l'Université de Floride du Sud-voulait comprendre si la respirabilité était un facteur limitant dans la détermination de l'aire de répartition des animaux marins aujourd'hui. Ils ont combiné des données sur la température et la teneur en oxygène à travers les océans avec des études publiées sur la physiologie, demande en oxygène et métabolisme de 72 espèces de cinq groupes différents d'animaux marins :vertébrés à sang froid, Comme un poisson, et leurs proches; crustacés; mollusques; vers segmentés; et les méduses et leurs proches.

L'équipe a modélisé les parties de l'océan qui sont et ne sont pas habitables pour chaque espèce. Les chercheurs montrent que l'aire de répartition actuelle d'une espèce chevauche généralement les parties des océans qui devraient lui être habitables. Leur modèle prédit que la crevette nordique, un crustacé, devrait être capable d'obtenir suffisamment d'oxygène dans les eaux froides au nord d'environ 50 degrés de latitude nord, et c'est généralement l'aire de répartition de la crevette aujourd'hui. Le requin-chat à petites taches peut habiter les eaux tempérées et fraîches à diverses profondeurs, mais près des tropiques, seules les eaux proches de la surface - au-dessus d'environ 300 pieds - sont respirables, ce qui se reflète également dans sa gamme actuelle.

Dans de nombreux cas, les gammes d'espèces vont jusqu'au bord de la respirabilité, ce qui indique que pour les animaux marins, la capacité d'obtenir suffisamment d'oxygène peut être un facteur limitant majeur pour déterminer où ils peuvent vivre, Allemand ajouté. En dehors de cette plage, les organismes courent le risque d'hypoxie, ou ne pas avoir assez d'oxygène.

La température affecte à la fois la quantité d'oxygène que l'eau de mer peut contenir, et la quantité d'oxygène dont un animal a besoin pour maintenir le même niveau d'activité. Le chevauchement déjà étroit que les chercheurs ont constaté entre la respirabilité et les plages actuelles indique que des augmentations de température à long terme, comme prévu dans le changement climatique, restreindront probablement les aires de répartition de nombreux animaux marins.

Cette nouvelle étude fait suite à une étude réalisée en 2015 sur quatre espèces de l'océan Atlantique par l'équipe de Deutsch, et s'appuie sur ses conclusions en montrant que diverses espèces dans tous les bassins océaniques habitent généralement l'aire de répartition maximale qu'elles peuvent actuellement.

À l'avenir, Deutsch veut inclure des espèces supplémentaires, et explorer davantage les relations entre la température, l'oxygène et la physiologie.

Les chercheurs aimeraient également trouver des exemples historiques d'espèces marines changeant leur aire de répartition en réponse à la respirabilité de l'eau, comme l'équipe l'a montré plus tôt cette année avec l'anchois du nord.

"Ce que nous voulons vraiment trouver, ce sont plus d'observations d'espèces marines se déplaçant conformément à ce à quoi nous nous attendions avec les conditions de température et la disponibilité en oxygène, " a déclaré Deutsch. " Cela nous donnera des exemples concrets de ce à quoi s'attendre lorsque les conditions de température et d'oxygène fluctuent, et changer de façon permanente avec le changement climatique."