Amphipode Themisto libellula de l’océan Arctique. Crédit : Institut Alfred Wegener / Barbara Niehoff
Le changement climatique affecte la migration verticale saisonnière du zooplancton dans l’Arctique, selon une nouvelle étude.
La fonte croissante des glaces de mer dans l’Arctique permet à la lumière du soleil de pénétrer plus profondément dans l’océan, affectant ainsi le comportement migratoire du zooplancton marin. Des recherches menées par l’Institut Alfred Wegener indiquent que cela pourrait entraîner de fréquentes pénuries alimentaires de zooplancton à l’avenir, ce qui pourrait avoir un impact sur l’ensemble de l’Arctique. espèces. L’étude suggère que limiter le réchauffement climatique à l’objectif de 1,5 degré est crucial pour protéger l’écosystème arctique.
Intensification de la fonte des glaces dans l’Arctique et son impact sur la vie marine
En raison de la fonte croissante des glaces de mer dans l’Arctique, la lumière du soleil pénètre désormais de plus en plus profondément dans l’océan. Étant donné que le zooplancton marin réagit à la lumière disponible, cela modifie également son comportement, notamment la façon dont les minuscules organismes montent et descendent dans la colonne d’eau. Comme l’a montré une équipe internationale de chercheurs dirigée par l’Institut Alfred Wegener, cela pourrait entraîner à l’avenir des pénuries alimentaires plus fréquentes pour le zooplancton et des effets négatifs sur les espèces plus grandes, notamment les phoques et les baleines.
L’étude vient d’être publiée aujourd’hui (28 août 2023) dans la revue Changement climatique.
Les scientifiques installent des bouées sur une banquise dans le centre de l’océan Arctique à la fin de la cinquième étape de MOSAiC avec le RV Polarstern en septembre 2020. Les bouées fonctionnent comme un observatoire biophysique autonome sur la glace de mer et dans l’océan. Crédit : Institut Alfred Wegener / Folke Mehrtens
Changements dans l’écosystème arctique dus au changement climatique
En réponse au changement climatique anthropique, l’étendue et l’épaisseur de la glace marine arctique diminuent ; l’étendue moyenne de la glace de mer diminue actuellement à un rythme de 13 pour cent par décennie. Dès 2030 – comme l’indiquent les dernières études et simulations – le pôle Nord pourrait connaître son premier été sans glace. En conséquence, les conditions physiques des organismes de l’océan Arctique changent tout aussi visiblement.
Par exemple, en raison de la diminution et de l’épaisseur de la glace marine, la lumière du soleil peut pénétrer beaucoup plus loin sous la surface. Ainsi, dans certaines conditions, la production primaire – c’est-à-dire la croissance – de microalgues dans l’eau et la glace peut augmenter considérablement. La manière dont ces conditions de lumière changeantes affectent les niveaux trophiques supérieurs de la chaîne alimentaire – comme le zooplancton, qui se nourrit en partie de microalgues – reste mal comprise. À cet égard, une équipe internationale de chercheurs dirigée par le Dr Hauke Flores de l’Institut Alfred Wegener du Centre Helmholtz pour la recherche polaire et marine (AWI) a désormais acquis des informations précieuses.
Les scientifiques installent des bouées sur une banquise dans le centre de l’océan Arctique à la fin de la cinquième étape de MOSAiC avec le RV Polarstern en septembre 2020. Les bouées fonctionnent comme un observatoire biophysique autonome sur la glace de mer et dans l’océan. L’observatoire comprenait, entre autres éléments, un profileur acoustique de zooplancton et de poissons (AZFP) mesurant la rétrodiffusion acoustique dans les 50 premiers mètres de l’océan, une station de rayonnement équipée de capteurs de lumière hyperspectraux mesurant l’irradiation sous la glace entre 350 et 920 nm25, et une bouée CTD (conductivité, température, profondeur). Crédit : Institut Alfred Wegener / Folke Mehrtens
Le comportement migratoire du zooplancton expliqué
Selon Flores : « Chaque jour, le plus grand mouvement massif d’organismes sur notre planète a lieu dans l’océan : la migration quotidienne du zooplancton, qui comprend de minuscules copépodes et du krill. La nuit, le zooplancton remonte près de la surface de l’eau pour se nourrir. Le jour venu, ils retournent dans les profondeurs, les protégeant ainsi des prédateurs. Bien que les organismes individuels soient minuscules, leur ensemble constitue un formidable mouvement vertical quotidien de la biomasse dans la colonne d’eau.
« Mais dans les régions polaires, la migration est différente : elle est saisonnière ; autrement dit, le zooplancton suit un cycle saisonnier. Pendant les mois de clarté du jour polaire en été, ils restent dans les profondeurs ; pendant les mois d’obscurité de la nuit polaire en hiver, une partie du zooplancton s’élève et reste dans l’eau proche de la surface, juste sous la glace.
La migration quotidienne aux latitudes inférieures et la migration saisonnière dans les régions polaires sont principalement dictées par la lumière du soleil. Les minuscules organismes préfèrent généralement les conditions crépusculaires. Ils aiment rester en dessous d’une certaine intensité lumineuse (irradiance critique), qui est généralement assez faible et se situe bien dans la plage crépusculaire. Lorsque l’intensité de la lumière solaire change au cours d’une journée ou d’une saison, le zooplancton se rend là où il peut trouver ses conditions d’éclairage préférées, ce qui signifie qu’il monte ou descend dans la colonne d’eau.
« En particulier en ce qui concerne les 20 mètres les plus élevés de la colonne d’eau, juste sous la glace marine, aucune donnée n’était disponible sur le zooplancton », explique Flores. « Mais c’est précisément cette zone difficile à atteindre qui est la plus intéressante, car c’est dans et juste en dessous de la glace que poussent les microalgues dont se nourrit le zooplancton. »
Pour y effectuer des relevés, l’équipe a conçu et construit un observatoire biophysique autonome, qu’elle a amarré sous la glace à la fin de l’expédition MOSAiC avec le brise-glace de recherche AWI Polarstern en septembre 2020. Ici, loin de toute pollution lumineuse due à l’activité humaine. activités – le système était capable de mesurer en permanence l’intensité lumineuse sous la glace et les mouvements du zooplancton.
Nouvelles découvertes et implications pour l’avenir
« Sur la base de nos mesures, nous avons identifié une irradiation critique extrêmement faible pour le zooplancton : 0,00024 watts par mètre carré », explique le chercheur de l’AWI. « Nous avons ensuite introduit ce paramètre dans nos modèles informatiques pour simuler le système de glace de mer. Cela nous a permis de projeter, pour une gamme de scénarios climatiques, comment la profondeur de ce niveau d’irradiation changerait d’ici le milieu de ce siècle si la glace de mer devenait de plus en plus mince en raison du changement climatique.
Ce que les experts ont découvert : En raison de la diminution constante de l’épaisseur de la glace, le niveau d’irradiation critique chuterait à des profondeurs de plus en plus élevées de plus en plus tôt dans l’année et ne reviendrait à la couche de surface que de plus en plus tard dans l’année. Puisque le zooplancton reste fondamentalement dans les eaux en dessous de ce niveau critique, ses mouvements refléteraient ce changement. En conséquence, dans ces scénarios futurs, ils restent de plus en plus longtemps à de plus grandes profondeurs, tandis que leur temps près de la surface sous la glace en hiver devient de plus en plus court.
« Dans les futurs climats plus chauds, la glace se formera plus tard en automne, ce qui entraînera une réduction de la production d’algues de glace », explique Flores. « Ceci, combiné à leur remontée tardive à la surface, pourrait entraîner des pénuries alimentaires plus fréquentes pour le zooplancton en hiver. Dans le même temps, si le zooplancton augmente plus tôt au printemps, cela pourrait mettre en danger les larves d’espèces de zooplancton écologiquement importantes vivant à des niveaux plus profonds, dont une plus grande partie pourrait alors être mangée par les adultes.
« Dans l’ensemble, notre étude met en évidence un mécanisme jusqu’alors négligé qui pourrait réduire davantage les chances de survie du zooplancton arctique dans un avenir proche », explique Flores. « Si cela se produit, cela aura des conséquences fatales pour l’ensemble de l’écosystème, y compris les phoques, les baleines et les ours polaires. Mais nos simulations montrent également que l’impact sur la migration verticale sera bien moins prononcé si l’objectif de 1,5 degré peut être atteint que si les émissions de gaz à effet de serre augmentent de manière incontrôlée. Par conséquent, chaque dixième de degré de réchauffement anthropique qui peut être évité est essentiel pour l’écosystème arctique.
