Les eaux de ruissellement de l'inondation du jour de l'impôt à Houston en 2016 et de l'inondation de l'ouragan Harvey en 2017 ont transporté des déchets humains sur les récifs coralliens à plus de 100 milles au large dans le sanctuaire marin national de Flower Garden Banks, selon une étude de l'Université Rice.

"Nous avons été assez choqués, " a déclaré la biologiste marine Adrienne Correa, co-auteur de l'étude en Frontières en sciences marines . "Une chose dont nous avons toujours pensé que les Flower Garden Banks étaient à l'abri était le ruissellement terrestre et la pollution par les nutriments. C'est un choc de réaliser que dans ces événements extrêmes, ce ne sont pas seulement les marais salés ou les herbiers dont nous devons nous inquiéter. Les écosystèmes offshore peuvent également être affectés. »

Les Flower Garden Banks se trouvent au sommet de plusieurs dômes de sel près du bord du plateau continental à environ 100 miles des côtes du Texas et de la Louisiane. S'élevant à plusieurs centaines de pieds du fond marin, les dômes sont surmontés de coraux, algues, éponges et poissons. Chaque banque, ou écosystème surmonté d'un dôme, est séparé par des kilomètres d'océan ouvert. Le sanctuaire marin national de Flower Garden Banks, qui a été récemment agrandi, protège 17 banques.

Correa et ses collègues ont échantillonné des éponges au sanctuaire en 2016, 2017 et 2018. Ils ont montré que les échantillons collectés après des inondations de tempête extrêmes en 2016 et 2017 contenaient E. coli et d'autres bactéries fécales humaines. Ils ont également utilisé un catalogue de marqueurs génétiques d'E. coli fourni par l'ingénieur en environnement Rice et co-auteur Lauren Stadler pour montrer qu'E. coli sur les éponges en 2017 provenait des eaux de crue de Harvey.

Auteur principal Amanda Shore, qui a mené la recherche alors qu'il était boursier postdoctoral de la Rice Academy dans le laboratoire de Correa, a déclaré que de nombreuses études ont montré que les récifs côtiers peuvent être endommagés par les polluants qui sont emportés dans l'océan par les précipitations terrestres. Mais les biologistes marins supposent généralement que les écosystèmes éloignés du rivage sont à l'abri de tels dangers.

"Cela montre qu'ils ne sont peut-être pas protégés des événements graves, " dit Shore, professeur adjoint de biologie au Farmingdale State College de New York. « Et ces événements augmentent en fréquence et en intensité avec le changement climatique. »

Correa a dit, "C'est l'autre élément de tout cela. Il y a eu en fait une inondation massive en 2015 avec l'inondation du Memorial Day. Des baisses de la salinité après cet événement ont été détectées sur des bouées de surface au large, mais personne n'a regardé ou goûté aux Flower Garden Banks. Personne n'imaginait que vous verriez quelque chose comme ça à 160 kilomètres."

En avril 2016, des inondations généralisées se sont produites dans la région de Houston lorsqu'une violente tempête a laissé tomber plus de 17 pouces de pluie à certains endroits en moins de 24 heures. Trois mois après le déluge, des plongeurs récréatifs ont signalé des eaux troubles et des organismes morts et mourants à East Flower Garden Bank. Biologistes marins, y compris la co-auteur de l'étude Sarah Davies de l'Université de Boston, est arrivé deux semaines plus tard pour enquêter.

Shore et les co-auteurs Carsten Grupstra, un étudiant diplômé de Rice, et Jordan Sims, un premier cycle de Rice, analysé les échantillons de l'expédition, y compris les tissus prélevés sur les éponges. Shore a déclaré que les éponges sont des indicateurs de la qualité de l'eau car elles "filtrent essentiellement l'eau de mer pour attraper des matières organiques à utiliser comme nourriture".

Elle a dit que des études précédentes ont montré que les éponges ont un microbiome, une population de bactéries qui vivent normalement dans et sur ces animaux. Dans cette étude, Shore a caractérisé les microbiomes de deux espèces :les éponges tonneau géantes, ou Xestospongia muta, et des éponges à oreilles d'éléphant orange, ou Agelas clthrodes. C'était la première fois que les microbiomes de l'espèce étaient analysés à Flower Garden Banks, et Correa a déclaré que c'était l'une des raisons pour lesquelles il a fallu si longtemps pour comprendre ce qui s'est passé pendant les années d'inondation.

Correa a dit, « En 2016, nous avons vu des différences entre les bactéries éponges à un endroit qui montrait des signes de mort et un endroit qui ne montrait aucun signe de mort, mais nous n'avons pas pu déterminer la cause des différences car nous n'avions pas de données de base. Nous pensions que nous serions en mesure d'obtenir les données de base - l'année normale - l'année prochaine en 2017. Mais il y a eu une autre catastrophe. Nous n'avons pas pu obtenir un échantillon normal dans une année sans inondation jusqu'en 2018. »

Shore a rejoint le laboratoire de Correa en 2018, aidé à collecter des échantillons cette année-là et analysé les microbiomes de chaque année.

Correa a dit, « Il y a eu un grand changement dans la composition de la communauté, un changement des joueurs de l'équipe, sur les éponges les plus touchées en 2016. Ensuite, après Harvey en 2017, il y a eu aussi un changement, mais moins d'eau est sortie cette année-là, et nous pensons que c'était moins stressant. Nous n'avons pas vu d'organismes morts et mourants comme nous l'avions vu l'année précédente."

Harvey, l'événement pluvieux le plus intense de l'histoire des États-Unis, a chuté d'environ 13 000 milliards de gallons de pluie sur le sud-est du Texas fin août 2017. Les chercheurs ont déclaré que Harvey représentait une menace potentielle plus grande pour les Flower Garden Banks, de loin, que l'inondation de 2016. Alors pourquoi les récifs se sont-ils mieux comportés en 2017 ?

"Parce que nous avons eu de la chance avec les courants océaniques, " dit Shore. l'eau a fini par tourner un peu et descendre la côte du Texas à la place."

Le ruissellement de Harvey a toujours balayé les banques. Les bouées de recherche sur les récifs ont mesuré une baisse de 10 % de la salinité en moins d'une journée le 28 septembre. et l'équipe de Correa a trouvé des preuves génétiques que la pollution fécale collectée sur les berges en octobre provenait des eaux de crue Harvey à Houston.

Correa a déclaré que l'histoire en 2016 était plus compliquée.

"Il y a eu un événement d'upwelling qui a apporté des nutriments et des eaux plus froides de la partie profonde à la partie supérieure des Flower Garden Banks, " dit-elle. " L'eau douce est moins dense que l'eau salée, et nous pensons que les eaux de crue sont arrivées à la surface et se sont en quelque sorte assises comme une lentille au-dessus de l'eau salée et ont empêché l'oxygène de se mélanger par le haut. La combinaison de cet événement de surface et des nutriments venant du fond a contribué à une prolifération bactérienne qui a attiré tellement d'oxygène que les choses se sont juste asphyxiées. »

La grande question est de savoir si la pollution causée par les tempêtes extrêmes constitue une menace à long terme pour les Jardins fleuris. Correa a déclaré que la réponse pourrait provenir d'un investissement dans la recherche qui suit la santé et les microbiomes des éponges et des coraux individuels sur le récif au fil du temps. Elle a déclaré que son groupe à Rice et ses collaborateurs sont déterminés à en apprendre le plus possible sur les récifs, et ils sont déterminés à soutenir les efforts visant à les conserver et à les protéger.