Les chercheurs de l'Arctique Jacqueline Grebmeier et Lee Cooper visitent les mers de Béring et de Chukchi au large de l'Alaska depuis près de 30 ans, collecter des informations sur la diversité biologique du monde aquatique sous la banquise pour comprendre comment les écosystèmes marins réagissent aux changements environnementaux. Cette année, une croisière de recherche de fin de saison en octobre a révélé une surprise. À une période de l'année où un navire brise-glace est généralement nécessaire pour les amener à certains des avant-postes de collecte de données, les scientifiques n'ont trouvé que de l'eau libre et un écosystème exceptionnellement actif.

"Les températures de l'eau et de l'air étaient plus chaudes, et nous avons eu une activité écosystémique qui ne se produit normalement pas tard dans la saison, " a déclaré Jacqueline Grebmeier, professeure du Centre de recherche en sciences de l'environnement de l'Université du Maryland, scientifique en chef de la croisière de recherche et chef de file national et international de la recherche dans l'Arctique.

Grebmeier et Cooper faisaient partie d'une petite équipe de chercheurs du University of Maryland Center for Environmental Science, l'Université d'Alaska Fairbanks, et l'Université Clark qui a terminé une croisière de recherche inhabituelle dans l'Arctique en fin de saison en raison des défis de voyage présentés par la pandémie de COVID-19. Ils ont découvert qu'un écosystème - qui devrait être réduit à une activité hivernale de faible niveau avec la formation de glace de mer - était toujours actif, probablement en raison des températures océaniques anormalement chaudes pour la saison. La formation de glace de mer était encore à plusieurs semaines.

"2020 s'est avéré être la deuxième étendue minimale de glace de mer la plus basse, ce qui signifie que la glace de mer s'est retirée plus près du pôle Nord, " Grebmeier a déclaré. "Nous avons eu un réchauffement de l'eau jusqu'à 3 degrés Celsius plus élevé que la normale tout au long de la colonne d'eau. Cela signifie que vous ne pouvez pas le refroidir aussi rapidement pour fabriquer de la glace. »

Et la glace est importante. C'est la glace qui met en place ce système de source vraiment productif pour alimenter l'écosystème.

"Sans formation de glace, vous n'obtenez pas cette production printanière d'algues de glace, qui est le premier coup de nice, du carbone frais que les animaux des sédiments utilisent pour augmenter leur croissance, ", a-t-elle déclaré. "Donc, certaines zones d'eau libre vont fleurir plus tard dans la saison, car ce sera comme ouvrir un plus grand terrain de jeu et fournir de la nourriture aux animaux de la colonne d'eau comme le zooplancton, tandis que d'autres qui dépendaient de cette production d'algues de glace dans les sédiments du bas de la plate-forme peu profonde auront une nourriture saisonnière plus limitée. »

L'échantillonnage de fin de saison d'automne indique que les retards dans la formation de glace de mer soutiennent une production biologique de fin de saison qui n'a pas été couramment observée auparavant.

"La biomasse de microalgues dans la colonne d'eau était étonnamment élevée et pas beaucoup plus faible que souvent observée au milieu de l'été sous une lumière du jour de près de 24 heures, " a déclaré Lee Cooper, professeur au Centre de recherche en sciences de l'environnement de l'Université du Maryland, qui a dirigé les mesures biologiques et chimiques de la colonne d'eau.

Grebmeier et Cooper constatent également des changements chez ces animaux benthiques. Les palourdes et les vers qui vivent au fond de l'Arctique et sont une importante source de nourriture pour tout, des poissons de fond aux morses et aux canards de mer plongeurs.

« Nous constatons une baisse de la biomasse dans de nombreuses régions, il n'y a donc plus autant de nourriture au fond de la mer qu'auparavant, ce qui signifie moins de nourriture disponible pour les choses que nous considérons traditionnellement comme des animaux arctiques, " a déclaré Cooper. " L'écosystème est en train de changer. "

"C'est un peu comme si tu prenais un ballon et que tu le serrais, et la partie sud devient plus petite et la partie nord devient plus grande. Il y a une contraction de ces riches animaux benthiques gras de l'Arctique du sud à des quantités plus élevées dans le nord, " a déclaré Grebmeier.

Les chercheurs font généralement leurs observations annuelles de juillet à septembre, mais la pandémie de COVID-19 a entraîné des retards et a poussé leur croisière en octobre pour la première fois. Le maintien de la continuité des observations à long terme est crucial car la région est affectée par le changement climatique.

« Nous y travaillons depuis près de 30 ans par an. Cela aurait été une lacune dans les mesures, et ce fut une année critique étant donné la faible étendue de glace, ", a déclaré Cooper. "Nous avons effectué toute la série d'échantillonnages que nous effectuons dans le cadre du programme d'observation, nous venons de le faire en octobre."

Le navire de recherche Norseman II a transporté les scientifiques pour la croisière de recherche de trois semaines. Avant la croisière, l'équipe scientifique a entrepris une quarantaine COVID-19 à Anchorage, y compris plusieurs tests, avant de s'envoler pour Nome et de transférer directement sur le navire pour éviter toute exposition virale potentielle aux résidents de la région du détroit de Béring. Les universités participantes individuelles avaient leurs propres exigences strictes et protocoles de test avant d'approuver le voyage.

L'équipe s'est arrêtée dans plusieurs stations d'observation établies où les scientifiques peuvent tout surveiller, de la température et de la salinité de l'eau et de la quantité de zooplancton (nourriture pour poissons) nageant aux proliférations d'algues nuisibles de phytoplancton et d'animaux vivant dans les sédiments. L'objectif est d'observer et de documenter comment les créatures de l'Arctique réagissent au changement climatique et de suivre ces changements écosystémiques sous une nouvelle perte de glace de mer.

L'Observatoire Biologique Distribué (DBO) est une série de stations standard occupées de façon saisonnière par des navires et des mouillages nationaux et internationaux qui prennent en continu des tests physiques, mesures chimiques et biologiques dans les eaux arctiques américaines pour documenter comment les systèmes biologiques changent et/ou s'adaptent en raison des changements environnementaux. Grebmeier a dirigé une équipe internationale de scientifiques pour établir le DBO dans l'Arctique nord-américain.

Le Réseau d'observation de la biodiversité marine de l'Arctique, dirigé par Katrin Iken au Collège des sciences halieutiques et océaniques de l'Université d'Alaska Fairbanks, fait partie d'un réseau national qui étudie l'évolution de la biodiversité et de la répartition des espèces en raison du changement climatique dans l'Arctique américain.

Les chercheurs ont également visité l'Observatoire de l'écosystème de Chukchi, un ensemble de mouillages océanographiques hautement instrumentés qui surveillent l'écosystème toute l'année.

"Ce fut un effort vraiment utile qui a porté ses fruits en rendant les données biologiques disponibles à partir d'une partie de l'année où il y a eu historiquement peu d'observations, " a déclaré Grebmeier.

Les échantillons obtenus et ramenés aux laboratoires d'origine du Maryland, Etat de Washington, et l'Alaska soutiendra plusieurs projets à long terme. Les scientifiques ont également pu collecter des échantillons pour d'autres qui n'ont pas pu participer à la croisière en raison des restrictions de voyage et de recherche liées au COVID.