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En 2011, Kevin Arrigo, professeur à l'Université de Stanford, et son équipe ont fait une découverte inattendue en étudiant la vie océanique dans l'Arctique. Ils ont documenté une vaste floraison verte de phytoplancton florissant sous la glace – un phénomène qui semblait impossible étant donné la pénétration limitée de la lumière solaire à travers l’épaisse glace arctique réfléchissante. Le phytoplancton, une algue microscopique qui produit jusqu'à 50 % de l'oxygène de la planète par la photosynthèse, a généralement besoin d'eaux claires et ensoleillées pour prospérer.
La teinte verte inattendue dans le paysage arctique par ailleurs blanc et bleu a alarmé les chercheurs et a incité à une enquête plus approfondie sur la façon dont de telles proliférations pourraient survenir et ce qu'elles pourraient signifier pour l'écosystème fragile de la région.
Six ans plus tard, Christopher Horvat, étudiant diplômé de Harvard, en collaboration avec des collègues, a publié un article dans Science Advances qui offrait une explication convaincante. Leurs recherches ont lié ces proliférations à un amincissement progressif de la glace de mer arctique provoqué par le réchauffement climatique. Une glace plus fine laisse pénétrer davantage de lumière solaire et son albédo réduit diminue la réflectivité de la glace. Ce double effet crée un environnement idéal pour la photosynthèse phytoplanctonique à grande échelle, remodelant les fondements écologiques de l'océan Arctique.
Cette découverte souligne un changement de paradigme :le changement climatique non seulement rend l'Antarctique vert, mais modifie également fondamentalement l'un des écosystèmes les plus froids de la Terre.
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Au-delà de la blancheur éblouissante de la neige arctique, l’expédition de 2011 dans la mer des Tchouktches, une partie de l’océan Arctique entre la Sibérie et l’Alaska, a révélé une vaste prolifération de phytoplancton. Les capteurs d'Arrigo ont détecté une forte augmentation des niveaux de chlorophylle lorsque le navire de recherche est entré dans la banquise, ce qui a été initialement suspecté d'être un dysfonctionnement, mais a finalement confirmé une prolifération s'étendant sur 60 milles le long du plateau continental de la mer des Tchouktches.
Non seulement l’équipe a confirmé la présence de phytoplancton couvert de glace, mais elle a également mesuré une productivité – produit de la biomasse et du taux de croissance – jusqu’à dix fois supérieure à celle du phytoplancton arctique en haute mer. Une telle productivité accrue indique que le changement climatique peut influencer la vie même dans les parties profondes et couvertes de glace de l'océan.
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S’appuyant sur les travaux d’Arrigo, Horvat et ses collègues ont fait valoir que la prolifération de la prolifération était directement liée à l’amincissement de la glace, qui permet une pénétration plus profonde de la lumière, essentielle à la photosynthèse. Leur article de 2022 Science Advances attribue ce phénomène à la hausse des températures mondiales, fournissant un avertissement sévère selon lequel la glace arctique devient de plus en plus perméable à la lumière du soleil.
Une glace plus fine signifie que davantage de lumière solaire atteint l’océan, accélérant la fonte des glaces et créant une boucle de rétroaction qui réchauffe davantage les courants sous-marins. Ce cycle amplifie à la fois la perte de glace et l'absorption de la lumière, favorisant les conditions propices à une croissance rapide du phytoplancton, tout en menaçant les espèces adaptées à un environnement arctique plus stable.
Comme l’indique l’article de Horvat :« [Ce résultat] indique que le changement climatique a considérablement modifié les fondements écologiques de l’océan Arctique et son cycle du carbone. » Ce changement pourrait avoir des conséquences considérables sur la régulation climatique mondiale et la biodiversité marine.