Le plancton se déplace vers les p?les

La mer regorge d'organismes vivants microscopiques en suspension dans l'air ; cette communauté de vie, connue sous le nom de plancton, fournit d'importants services écosystémiques, aussi minuscules que soient certains de ses organismes. Ainsi, le plancton végétal (phytoplancton) fixe le carbone par photosynthèse sous forme de CO₂ et alimente ainsi le cycle du carbone marin. Le phytoplancton nourrit en outre le zooplancton, qui sert à son tour de nourriture aux poissons et aux mammifères marins, jusqu'à la gigantesque baleine bleue.

Dans le cadre du réchauffement climatique et du réchauffement des océans qui en découle, les chercheurs s'attendent à de grands changements dans la répartition du plancton. Mais jusqu'à présent, il n'existe pratiquement aucune étude sur les espèces de plancton qui pourraient être présentes à l'avenir et où.

Cette lacune est désormais comblée par une équipe de recherche dirigée par le post-doctorant Fabio Benedetti et la scientifique senior Meike Vogt du groupe de Nicolas Gruber à l'ETH Zurich. Des chercheurs de l'Institut fédéral de recherche sur la forêt, la neige et le paysage (WSL) ont également participé à l'étude.

L'équipe du projet a rassemblé un nouvel ensemble de données mondiales afin de créer, sur cette base, des cartes de répartition de plus de 860 espèces du phytoplancton et du zooplancton. Ces cartes sont basées sur différentes méthodes statistiques et sur des modèles climatiques. Dans un deuxième temps, ils ont superposé ces cartes afin de déterminer à quoi pourraient ressembler les communautés de plancton dans le futur et où elles pourraient se trouver. L'étude correspondante a été publiée récemment dans la revue spécialisée Nature Communications.

Le réchauffement favorise la diversité

Benedetti et ses collègues y démontrent : En principe, la diversité du phytoplancton et du zooplancton augmentera à l'avenir dans de nombreuses régions marines, car des eaux plus chaudes sont généralement propices à une plus grande diversité.

Toutefois, si les températures sont très élevées, c'est-à-dire supérieures à 25 °Celsius, le phytoplancton et le zooplancton réagissent différemment au réchauffement : La diversité du phytoplancton continue d'augmenter, tandis que celle du zooplancton diminue. Il en résulte une diminution de la diversité du zooplancton dans les tropiques.

De nouvelles communautés d'espèces émergent

Les espèces planctoniques des régions tropicales et subtropicales vont se propager vers les p?les et remplacer les espèces adaptées aux eaux fra?ches. Cela donnera naissance à de nombreuses nouvelles communautés d'espèces qui n'existaient pas jusqu'à présent. Des espèces qui ne se rencontrent pas actuellement dans le même habitat et dont les relations entre elles ne sont pas non plus harmonisées se rencontreront.

Les chercheurs s'attendent aux changements les plus importants dans les océans des hautes latitudes et des latitudes tempérées, c'est-à-dire précisément dans les régions maritimes responsables de la production de CO₂-Le plancton est un élément essentiel pour la fixation et la pêche.

"Certes, en surface, le nombre d'espèces évoluera positivement dans certaines régions marines. Mais l'augmentation de la diversité pourrait sérieusement menacer les écosystèmes marins bien rodés des hautes latitudes et leur fonctionnement", souligne Fabio Benedetti, premier auteur de l'étude.

La distribution de la taille change

Les écosystèmes marins des hautes et moyennes latitudes dépendent encore aujourd'hui de communautés planctoniques pauvres en espèces. La distribution de la taille des organismes planctoniques a également une influence importante sur la qualité du service écosystémique.

Afin de déterminer si ces facteurs changent lorsque les communautés planctoniques, et donc leurs distributions de taille, changent, les chercheurs ont simulé l'influence du changement climatique sur la structure de taille de deux groupes planctoniques importants, les diatomées coquillières et les bernard-l'hermite. Des données sur la taille des différentes espèces sont disponibles pour ces groupes.

Gr?ce à ces simulations, les scientifiques ont montré qu'à l'avenir, la qualité de l'habitat s'améliorera pour les petits organismes, mais diminuera pour les espèces plus grandes. Cela ne modifie pas seulement les communautés planctoniques, mais aussi les proportions de taille. Les petits organismes deviennent plus fréquents et plus nombreux, en particulier dans les régions tempérées et les hautes latitudes, tandis que les grands organismes diminuent.

La structure de la taille influence les services écologiques

Selon les chercheurs, cela aura des répercussions sur les services écosystémiques fournis par le plancton : Si la composition du plancton et ses proportions en termes de taille changent, cela pourrait avoir des répercussions négatives sur l'ensemble de la pyramide alimentaire et donc sur les rendements de la pêche.

Le plancton est en outre une variable importante dans la fixation du carbone dans les océans. Une partie du carbone fixé par le plancton végétal descend en profondeur et est ainsi soustrait aux échanges avec l'atmosphère. Aujourd'hui, les océans arctiques abritent par exemple un phytoplancton plus grand que celui des mers tropicales. Il porte souvent des coquilles et ses sécrétions sont également plus grandes et plus lourdes. Ainsi, les organismes morts et leurs excréments coulent plus rapidement et plus profondément avant que le carbone qu'ils contiennent ne se transforme en CO₂ est en train de se dégrader.

Ainsi, le CO₂ en raison de la stratification dense et de la circulation très lente des eaux profondes qui en résulte, sont retenues pendant longtemps dans les profondeurs. Si des espèces plus petites remplacent maintenant les plus grandes, le transfert de carbone vers les eaux profondes diminue.

Les chercheurs ne peuvent toutefois pas dire exactement quelle sera l'ampleur de ces effets. "Pour l'instant, nous pouvons seulement déterminer l'importance de certaines régions marines en termes de différents services écosystémiques aujourd'hui et si ces services vont changer à l'avenir", explique Benedetti.

Le déplacement est en plein essor

Les chercheurs observent depuis quelques décennies déjà que la répartition du plancton se déplace. Le premier programme de surveillance systématique, le Continuous Plankton Recorder (CPR), a débuté dans les années 1930 dans l'Atlantique Nord. Gr?ce aux données du CPR, d'autres chercheurs ont récemment pu démontrer que les petits copépodes ont remplacé les espèces plus grandes dans l'Atlantique Nord depuis les années 1950 en raison du réchauffement climatique. Ce phénomène a également entra?né la fixation du CO₂ réduit dans les eaux profondes.

Les méduses, qui font partie du zooplancton, migrent également vers le nord. Ainsi, en 2005, des méduses tropicales ont été soudainement observées en masse en Irlande, détruisant les élevages de saumons le long de la c?te. "Ce genre d'épisode nous permet de constater que les déplacements du plancton sont déjà en cours", explique Meike Vogt, co-auteur de l'article.