Les récifs coralliens sont des communautés dynamiques qui abritent un quart de toutes les espèces de l'océan et sont indirectement cruciales pour la survie du reste. Mais ils meurent lentement - certaines estimations disent que 30 à 50 pour cent des récifs ont été perdus - en raison du changement climatique.

Dans une nouvelle étude, Des physiciens de l'Université du Wisconsin-Madison ont observé des coraux formant des récifs à l'échelle nanométrique et ont identifié comment ils créent leurs squelettes. Les résultats fournissent une explication de la résistance des coraux à l'acidification des océans causée par l'augmentation des niveaux de dioxyde de carbone et suggèrent que le contrôle de la température de l'eau, pas l'acidité, est crucial pour atténuer les pertes et restaurer les récifs.

"Les récifs coralliens sont actuellement menacés par le changement climatique. Ce n'est pas dans le futur, c'est dans le présent, " dit Pupe Gilbert, professeur de physique à l'UW-Madison et auteur principal de l'étude. "La façon dont les coraux déposent leurs squelettes est fondamentalement importante pour évaluer et aider leur survie."

Les coraux formant des récifs sont des animaux marins qui produisent un squelette dur composé d'aragonite, une forme du carbonate de calcium minéral. Mais comment les squelettes grandissent est resté incertain. Un modèle suggère que les ions calcium et carbonate dissous dans le fluide calcifiant des coraux se fixent un à la fois dans l'aragonite cristalline du squelette en croissance. Un modèle différent, proposé par Gilbert et ses collègues en 2017 et basé sur une étude d'une espèce de corail, suggère plutôt que les nanoparticules non dissoutes se fixent puis cristallisent lentement.

Dans la première partie d'une nouvelle étude, publié le 9 novembre dans le Actes de l'Académie nationale des sciences , Gilbert et son équipe de recherche ont utilisé une technique de spectromicroscopie connue sous le nom de PEEM pour sonder les squelettes en croissance de cinq coraux fraîchement récoltés, comprenant des représentants des quatre formes possibles de coraux formant des récifs :ramification, massif, incrustant, et tableau. Les cartes chimiques PEEM des spectres de calcium ont permis aux scientifiques de déterminer l'organisation de différentes formes de carbonate de calcium à l'échelle nanométrique.

Les résultats du PEEM ont montré des nanoparticules amorphes présentes dans le tissu corallien, à la surface de croissance, et dans la région entre le tissu et le squelette, mais jamais dans le squelette mature lui-même, supportant le modèle d'attachement des nanoparticules. Cependant, ils ont également montré que bien que le bord de croissance ne soit pas densément rempli de carbonate de calcium, le squelette mature est un résultat qui ne prend pas en charge le modèle d'attachement des nanoparticules.

"Si vous imaginez un tas de sphères, vous ne pouvez jamais remplir complètement l'espace; il y a toujours de l'espace entre les sphères, ", dit Gilbert. "C'était donc la première indication que la fixation des nanoparticules n'est peut-être pas la seule méthode."

Les chercheurs ont ensuite utilisé une technique qui mesure la surface interne exposée des matériaux poreux. Les grands cristaux géologiques d'aragonite ou de calcite, formés par quelque chose qui ne sont pas vivants, ont environ 100 fois moins de surface que la même quantité de matériau composé de nanoparticules. Lorsqu'ils ont appliqué cette méthode aux coraux, leurs squelettes donnaient à peu près la même valeur que les gros cristaux, pas des matériaux nanoparticulaires.

"Les coraux remplissent l'espace autant qu'un simple cristal de calcite ou d'aragonite. Ainsi, la fixation des ions et la fixation des particules doivent se produire, " Dit Gilbert. " Les deux camps distincts qui préconisent les particules par rapport aux ions ont en fait raison tous les deux. "

Cette nouvelle compréhension de la formation du squelette corallien n'a de sens que si une dernière chose est vraie :que l'eau de mer n'est pas en contact direct avec le squelette en croissance, comme on l'a communément admis. En réalité, des études récentes sur le fluide calcifiant du corail ont révélé qu'il contient des concentrations légèrement plus élevées de calcium et trois fois plus d'ions bicarbonate que l'eau de mer, soutenant l'idée que le squelette en croissance est en effet isolé de l'eau de mer.

Au lieu, les chercheurs proposent un modèle où les coraux pompent des ions calcium et carbonate de l'eau de mer à travers les tissus coralliens, qui concentre ces minéraux près du squelette. Surtout, ce contrôle permet aux coraux de réguler leurs concentrations internes en ions, alors même que les océans s'acidifient en raison de l'augmentation des niveaux de dioxyde de carbone.

« Jusqu'à ce travail, les gens avaient supposé qu'il y avait un contact entre l'eau de mer et le squelette en croissance. Nous avons démontré que le squelette est complètement séparé de l'eau de mer, et cela a des conséquences immédiates, " dit Gilbert. " S'il doit y avoir des stratégies d'assainissement des récifs coralliens, ils ne devraient pas se concentrer sur la lutte contre l'acidification des océans, ils devraient se concentrer sur la lutte contre le réchauffement des océans. Pour sauver les récifs coralliens, il faut baisser la température, n'augmente pas le pH de l'eau."