Éthéré, des piliers oscillants de varech brun le long des côtes californiennes poussent dans la colonne d'eau, culminant dans une canopée de surface dense de frondes épaisses qui fournissent des maisons et un refuge pour de nombreuses créatures marines. Il y a des spéculations que ces algues géantes peuvent protéger les écosystèmes côtiers en aidant à atténuer l'acidification causée par trop de carbone atmosphérique absorbé par les mers.

Un nouveau sur place, L'analyse interdisciplinaire du varech géant dans la baie de Monterey au large de la Californie a cherché à étudier plus avant le potentiel d'atténuation de l'acidification du varech. "On parle de forêts de varech protégeant le milieu côtier de l'acidification des océans, mais dans quelles circonstances est-ce vrai et dans quelle mesure ?", a déclaré Heidi Hirsh, membre de l'équipe d'étude, un doctorat étudiant à la Stanford's School of Earth, Sciences de l'énergie et de l'environnement (Stanford Earth). "Il est important d'étudier ce genre de questions avant d'essayer de mettre en œuvre cela en tant que stratégie d'atténuation de l'acidification des océans."

Les conclusions de l'équipe, publié le 22 octobre dans la revue JGR Océans , montrent que près de la surface de l'océan, le pH de l'eau était légèrement plus élevé, ou moins acide, suggérant que la canopée de varech réduit l'acidité. Cependant, ces effets ne se sont pas étendus au fond de l'océan, où les coraux d'eau froide sensibles, les oursins et les coquillages habitent et l'acidification la plus importante s'est produite.

"L'un des principaux points à retenir pour moi est la limitation des avantages potentiels de la productivité du varech, " dit Hirsh, l'auteur principal de l'étude.

Pourquoi le varech ?

Le varech est une espèce de fondation d'importance écologique et économique en Californie, où les forêts bordent riches en nutriments, côtes à fond rocheux. L'un des effets néfastes de l'augmentation du carbone dans l'atmosphère est son absorption ultérieure par les océans de la planète, qui provoque l'acidification - un déséquilibre chimique qui peut avoir un impact négatif sur la santé globale des écosystèmes marins, y compris les animaux dont les gens dépendent pour se nourrir.

Le varech a été ciblé comme une espèce potentiellement amélioratrice en partie à cause de sa croissance rapide - jusqu'à 5 pouces par jour - au cours de laquelle il subit une grande quantité de photosynthèse qui produit de l'oxygène et élimine le dioxyde de carbone de l'eau. Dans la baie de Monterey, les effets du varech géant sont également influencés par l'upwelling saisonnier, quand profond, riche en nutriments, l'eau très acide du Pacifique est attirée vers la surface de la baie.

"C'est cette histoire très compliquée de démêler d'où vient l'avantage - s'il y a un avantage - et de l'évaluer site par site, parce que les conditions que nous observons dans le sud de la baie de Monterey peuvent ne pas s'appliquer à d'autres forêts de varech, " dit Hirsh.

Les chercheurs ont mis en place des opérations à la station marine Hopkins de Stanford, un laboratoire marin à Pacific Grove, Californie, et collecté des données au large de l'installation dans une forêt de varech de 300 pieds de large. Le co-auteur Yuichiro Takeshita du Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI) a fourni des capteurs de pH qui ont été distribués dans toute la région pour comprendre les changements chimiques et physiques en conjonction avec l'échantillonnage de l'eau.

« Nous allons au-delà de la simple collecte de données chimiques supplémentaires et nous arrivons réellement à ce qui se cache derrière les modèles de ces données, " a déclaré le co-chercheur principal Kerry Nickols, professeur assistant à la California State University, Northridge. "Si nous n'examinions pas les propriétés de l'eau en termes de changement et de différences entre le haut et le bas des forêts de varech, nous ne comprendrions vraiment pas ce qui se passe."

Avec la nouvelle haute résolution, mesures verticales du pH, oxygène dissous, salinité et température, les chercheurs ont pu distinguer des modèles dans la chimie de l'eau de mer autour de la forêt de varech. La nuit, quand ils s'attendaient à voir plus d'eau acide, l'eau était en fait moins acide par rapport aux mesures diurnes - un résultat qu'ils supposent était causé par la remontée d'acide, eau pauvre en oxygène pendant la journée.

"C'était fou de voir le pH grimper pendant la nuit alors que nous nous attendions à une augmentation de l'acidité en fonction de la respiration du varech, " Hirsh a dit. " C'était un indicateur précoce de l'importance de l'environnement physique pour la conduite du signal biogéochimique local. "

Concevoir une solution basée sur la nature

Alors que ce projet examinait le potentiel du varech pour changer l'environnement local à court terme, il ouvre également les portes à la compréhension des impacts à long terme, comme la capacité de cultiver du « carbone bleu », ' la séquestration sous-marine du dioxyde de carbone.

"L'une des raisons de cela est de permettre la conception de forêts de varech qui pourraient être considérées comme une option de carbone bleu, " a déclaré le co-auteur Stephen Monismith, le professeur Obayashi à l'École d'ingénierie. « Comprendre exactement comment le varech fonctionne mécaniquement et quantitativement est vraiment important. »

Bien que le potentiel d'atténuation des forêts de varech dans la canopée n'ait pas atteint les organismes sensibles du fond marin, les chercheurs ont trouvé un environnement globalement moins acide dans la forêt de varech par rapport à l'extérieur. Les organismes qui vivent dans la canopée ou pourraient s'y déplacer sont les plus susceptibles de bénéficier du soulagement local de l'acidification du varech, ils écrivent.

Un modèle pour une étude future

La recherche sert également de modèle pour de futures recherches sur l'océan en tant que habitat fluide, selon les co-auteurs.

« L'ensemble de connaissances actuel est assez vaste, mais c'est plutôt disciplinaire — c'est assez rare de réunir tous ces éléments pour étudier un système côtier complexe, " a déclaré le co-PI Rob Dunbar, le W.M. Professeur Keck à Stanford Earth. "Dans un sens, notre projet était en quelque sorte un modèle sur la façon dont une étude synthétique rassemblant de nombreux domaines différents pouvait être réalisée. »