Alors que les scientifiques se démènent pour comprendre comment le réchauffement des océans affectera les écosystèmes marins du monde entier, du blanchissement des récifs coralliens aux itinéraires de migration modifiés, l'un des organismes les plus omniprésents de la mer aide les chercheurs à mesurer les changements déjà survenus. Des siècles d'enregistrements de fossiles et de données de captures d'animaux vivants montrent que certaines populations de plancton marin reflètent un net changement en réponse à l'industrialisation humaine et au réchauffement des océans qui l'accompagnent.
Les chercheurs ont découvert des différences distinctes entre les communautés de foraminifères planctoniques - de minuscules créatures unicellulaires flottant dans les eaux océaniques - d’avant et après le début de l’ère industrielle, il ya environ 170 ans, selon une étude publiée cette semaine dans Nature . La proportion d'espèces de plancton dans ces communautés s'est modifiée proportionnellement aux changements de température de la mer, indiquant que le réchauffement de l'océan a profondément altéré ces populations et leurs écosystèmes marins plus vastes.
Bien que l'idée que les changements climatiques affectent la vie marine ne soit pas nouvelle, l'étude sur le plancton incorpore un ensemble de données exceptionnellement complet couvrant l'ensemble du globe et pénétrant profondément dans les siècles passés pour réaffirmer l'impact de l'humanité sur les océans.
Les foraminifères planctoniques fournissent une base de données complète sur les fossiles, car leur coquille de calcite dure est bien préservée dans les sédiments situés au fond de l'océan, explique l'auteur principal Lukas Jonkers, océanographe paléontologique à l'Université de Brême en Allemagne. Les organismes peuplent également les eaux partout dans le monde. Bien qu’ils soient rares dans les océans de surface, les foraminifères planctoniques sont abondants à de plus grandes profondeurs et, à certains endroits, ils recouvrent des pans entiers du plancher océanique, dit Jonkers.
Récupération d'un piège à sédiments à bord du navire de recherche Meteor dans l'océan Atlantique tropical nord. Ces pièges à sédiments fournissent des informations sur les communautés d'espèces modernes de foraminifères planctoniques, qui se sont révélées être systématiquement différentes des communautés préindustrielles des sédiments. (Christiane Schmidt) «Nous pouvons vraiment très bien comparer la répartition de l'espèce à l'époque [moderne] avec le passé», déclare Jonkers. «Il n'y a pas tellement de groupes de zooplancton où les archives de fossiles sont aussi bien préservées. En fait, je ne pense pas qu'il y en ait.
Pour comprendre l'état de ces communautés avant le début de l'ère industrielle, Jonkers et son équipe ont analysé plus de 3 700 échantillons précédemment prélevés dans des couches de sédiments situées au fond de l'océan. D'après les scientifiques, les scientifiques ont estimé que la couche supérieure des noyaux de sédiments - essentiellement des "cylindres de boue" tirés du fond de l'océan, contiendrait des fossiles vieux de plusieurs siècles, explique Jonkers. avant la révolution industrielle.
L'équipe a ensuite comparé ces échantillons préindustriels à des données plus récentes recueillies à l'aide de pièges à sédiments, des entonnoirs amarrés au fond de la mer qui saisissent tout ce qui tombe des couches supérieures de l'océan (y compris le plancton qui dérive dans l'eau). À l'aide d'informations recueillies de 1978 à 2013, les chercheurs ont découvert que les communautés de foraminifères planctoniques avaient considérablement changé entre le dépôt des fossiles du fond marin et les organismes capturés dans des pièges à sédiments.
Le décalage, mesuré en comparant les abondances relatives de dizaines d'espèces de plancton dans les échantillons, ne semble pas être aléatoire. La quantité de changement dans les communautés de plancton était en corrélation avec le degré de changement de température documenté dans les eaux environnantes. La direction des communautés en mutation a également été largement alignée sur les modèles de changement de la température de l'océan, comme l'ont constaté les auteurs en faisant correspondre les fossiles de fonds marins avec leurs analogues les plus proches dans les communautés modernes.
Avec les données montrant une correspondance dans le degré et la direction du changement, Jonkers se dit confiant que la température est le moteur des changements dans les populations de foraminifères planctoniques.
«Je m'attendais à voir une différence et un effet du changement global», déclare Jonkers. "Mais je ne m'étais pas attendu à ce que le signal soit aussi clair."
La nouvelle étude reproduit à l'échelle mondiale ce que d'autres chercheurs ont découvert dans des domaines spécifiques, explique David Field, scientifique en sciences marines à la Hawaii Pacific University, qui a effectué des recherches sur les foraminifères planctoniques mais n'a pas participé à cette étude. Bien que les scientifiques n’aient pas encore compris pourquoi les communautés de plancton évoluaient, les résultats de cette étude et d’autres indiquent clairement que le réchauffement des océans en est la cause probable, que ce soit en tant qu’influence directe ou indirecte d’autres aspects de l’environnement sous-marin, Field dit.
La comparaison des échantillons de pièges à sédiments avec des fossiles de fonds marins ne constitue peut-être pas une analogie parfaite - des différences en matière de conservation pourraient influer sur les données - mais Field affirme que les preuves fournies par les auteurs confirment de manière convaincante l'influence considérable du réchauffement des océans sur les espèces marines.
«Cela indique que le réchauffement a commencé à avoir un effet sur les écosystèmes marins il y a longtemps, même avant que nous ne conservions de bons résultats, a déclaré Field. «Nous pouvons nous attendre à beaucoup plus d'impact du réchauffement des océans sur les écosystèmes à l'avenir. Les océans vont continuer à changer d'une manière que nous n'avons jamais vue auparavant.
Les foraminifères planctoniques ne sont peut-être pas aussi majestueux que les baleines ou les étoiles de mer, mais l'étendue de leurs archives fossiles fournit une base de référence utile pour confirmer une tendance plus large de la vie océanique changeante en réponse à l'activité humaine. Les changements dans les communautés de plancton sont un indicateur préoccupant de la «vision globale» des écosystèmes marins alors que la température des océans continue de croître à un rythme toujours croissant, déclare Jonkers.
"La question est, que va-t-il se passer avec la progression du changement climatique?", Déclare Jonkers. «Même à un degré [de changement de température], nous observons déjà de grands changements dans les foraminifères planctoniques, et probablement aussi dans d'autres biotes marins. Cela signifie que toutes ces espèces doivent s'adapter et pour le moment, nous ne savons pas si elles le peuvent ou si elles peuvent le faire assez rapidement. ”
