Chaleur, acidité, manque d’oxygène – L’océan en difficulte

Article reproduit avec l’autorisation du Plymouth Marine Laboratory¹

Qu’advient-il du plus grand écosystème de la planète?

L’océan couvre près des trois quarts de la surface du globe, forme 96 % de l’espace habitable, procure la moitié de l’oxygène que nous respirons et constitue une source cruciale de protéines pour une population mondiale en rapide expansion. Mais les activités humaines ne sont pas sans impact sur cette précieuse ressource à l’échelle locale, régionale et mondiale.

Au cours des décennies et des siècles à venir, la santé de l’océan pâtira des effets croissants d’au moins trois facteurs en interaction. L’élévation de la température, l’augmentation de l’acidité et la diminution de la teneur en oxygène de l’eau de mer modifieront profondément la physique, la chimie et la biologie du milieu marin. Ces changements auront sur l’océan des incidences que nous commençons à peine à comprendre.

Il est primordial que les hauts responsables internationaux perçoivent le rôle immense joué par l’océan dans la vie sur Terre et saisissent les répercussions d’une hausse des concentrations mondiales de CO₂ sur l’océan et sur la société tout entière.

1 – Acidification de l’océan

L’acidification de l’océan est la conséquence directe de l’élévation des niveaux de dioxyde de carbone (CO₂) dans l’atmosphère. Lorsque le CO₂ pénètre dans l’océan, il passe rapidement pas une série de réactions (diminution du pH). Au cours des 250 dernières années, l’océan a absorbé 30 % à peu près du CO₂ d’origine anthropique, ce qui a abaissé son pH à un rythme inégalé depuis quelque 60 millions d’années.

Le phénomène peut sembler bénéfique, dans la mesure où il ralentit l’accumulation de CO₂ dans l’atmosphère et le réchauffement de la planète; sans le puits formé par l’océan, les concentrations atmosphériques de CO₂ se situeraient déjà au-delà de 450 ppm. Toutefois, s’il perdure, un changement aussi rapide et profond de la chimie de l’océan risque de nuire à la vie marine; il sera non seulement préjudiciable aux nombreux organismes dont le squelette ou la coquille est formé de carbonate de calcium (huîtres, moules, coraux, certaines espèces de plancton, entre autres), mais pourrait aussi entraîner dans bien d’autres organismes, écosystèmes et processus des modifications aux conséquences potentiellement graves pour la société.

L’acidité moyenne dans la couche supérieure de l’océan a diminué de quelque 0,1 unité pH (hausse de 30 % de l’acidité) depuis le début de la révolution industrielle; elle devrait encore baisser de 0,3 unité d’ici à la fin du siècle si les émissions de CO₂ se poursuivent au même rythme qu’aujourd’hui.

2 – Réchauffement de l’océan

Le réchauffement de l’océan observé ces dernières décennies découle directement de la hausse de la tem- pérature atmosphérique imputable à «l’effet de serre». Cela retentit sur l’échange de gaz entre la surface de l’océan et l’atmosphère, ainsi que sur le transport et le stockage des gaz dans les profondeurs. Le réchauffement de l’océan perturbe aussi le mélange des eaux profondes riches en nutriments et des couches superficielles plus pauvres, en particulier dans les régions tropicales; la baisse résultante de la productivité portera gravement atteinte à la sécurité alimentaire provenant de la pêche.

Par ailleurs, il est probable que le réchauffement de l’océan a des effets directs sur la physiologie des organismes marins et, ce faisant, modifie les aires de répartition des espèces, y compris celles qui revêtent une importance commerciale et sont bien adaptées aux conditions actuelles; il est presque certain, par exemple, que la hausse des températures n’est pas étrangère au déclin des stocks de morue dans l’Atlantique Nord.

L’océan renferme énormément de chaleur. Ces dernières décennies, il a emmagasiné 90 % environ de l’énergie due au réchauffement du système terrestre. La température moyenne de la mer en surface a déjà augmenté de 0,7 °C en cent ans, chiffre qui devrait excéder 3 °C dans certaines régions océaniques d’ici à la fin du siècle.

3 – Désoxygénation de l’océan

On désigne par ce terme la diminution de la quantité d’oxygène (O2) dissous que renferme l’eau de mer. Le changement climatique peut influer de plusieurs manières sur la teneur de l’océan en oxygène. Il ne fait aucun doute que le phénomène survient dans une eau plus chaude, puisque la hausse de la température réduit la solubilité de l’oxygène. Le réchauffement risque également d’accentuer la stratification de l’océan et, par conséquent, d’altérer le transport d’oxygène de la surface vers les profondeurs. L’acidification des eaux et le déversement de nutriments par les cours d’eau contribuent aussi à la désoxygénation.

Les poissons et une multitude d’organismes marins qui ont besoin d’une certaine quantité d’oxygène pour survivre risquent de souffrir d’une baisse des concentrations. Si de vastes étendues étaient touchées, ces organismes en seraient chassés. Ceux qui tolèrent les milieux pauvres en oxygène, en particulier les microbes, se multiplieraient sans doute, changeant ainsi l’équilibre des communautés biotiques. Il est possible également que les faibles teneurs en oxygène de l’océan augmentent la quantité de gaz à effet de serre dans l’atmosphère, en modifiant les mécanismes de rétroaction qui mettent en jeu le méthane et le protoxyde d’azote.

Selon les modèles actuels, la quantité d’oxygène dans l’océan mondial devrait chuter de 1 à 7 % au cours du prochain siècle. De grandes incertitudes persistent néanmoins quant à l’étendue et l’emplacement de ces modifications et à leur impact écologique.

Problème triple – facteurs multiples

Il est probable que de nombreuses parties de l’océan souffriront au même moment de plusieurs des facteurs de stress environnemental décrits plus haut, car la cause sous-jacente est la même – la hausse des concentrations augmentent l’acidité de l’eau de mer en surface atmosphériques de CO₂ et d’autres gaz à effet de serre. Ces «points chauds» ne seront pas seulement plus chauds, ils seront aussi plus stratifiés, plus acides et moins riches en oxygène, accentuant le stress imposé à la vie marine d’une façon qui excéderait la simple addition des effets de chacun.

Ainsi, l’acidification risque d’accroître la sensibilité des espèces aux effets du réchauffement de l’eau, tandis que l’augmentation des concentrations de CO₂ alliée à une faible teneur en oxygène nuit à la respiration. Du fait de leur action conjuguée, ces facteurs de stress pourraient menacer très rapidement les cycles biogéochimiques, les écosystèmes et les biens et services que l’océan procure à la société, mettant en péril la sécurité alimentaire et les secteurs économiques qui dépendent de la productivité de la vie marine. Qui plus est, la modification des échanges gazeux entre l’atmosphère et l’océan aura une incidence sur le changement climatique.

Aspect important et préoccupant, ces «points chauds» qui subissent simultanément plusieurs facteurs de stress risquent de coïncider avec les zones océaniques de grande productivité – où se pratiquent la pêche commerciale à grande échelle et la pêche de subsistance dans le monde en développement (voir les cartes)

Mesures à prendre

Atténuation: L’acidification de l’océan étant principalement causée par le CO₂, de vigoureuses mesures de réduction des émissions s’imposent. Le rejet dans l’atmosphère d’autres gaz à effet de serre devrait aussi être jugulé, puisque tous alimentent le réchauffement de l’océan et, par voie de conséquence, la désoxygénation.

Adaptation: Des stratégies d’adaptation doivent être élaborées, car une hausse marquée du réchauffement, de l’acidification et de la désoxygénation de l’océan est inévitable, même si les concentrations de CO₂ atmosphérique étaient maintenues aux niveaux actuels. Il faut absolument veiller à ce que le système conserve un potentiel de résilience maximal, par exemple en préservant voire en augmentant la diversité biologique et en sauvegardant un ensemble d’habitats différents. La lutte contre d’autres facteurs de stress environnemental, telles l’eutrophisation et la pollution des zones côtières par des substances organiques et inorganiques, aidera également. Il est cependant douteux, vu le rythme sans précédent des changements, que les mesures d’adaptation seules, sans atténuation, soient suffisantes pour éviter l’essentiel des dommages.

Recherche: La recherche est nécessaire pour mieux connaître et comprendre ces trois facteurs de stress inter-reliés. Par exemple, l’acidification fait l’objet d’intenses études depuis peu, mais la désoxygénation ne suscite toujours pas un intérêt équivalent.

Il faudrait surtout adopter une perspective globale et analyser les effets conjugués de deux ou des trois facteurs de stress qui agissent en même temps. Des études en laboratoire et des expériences sur le terrain très poussées, pour la surveillance et la modélisation à l’échelle régionale et mondiale, débutent déjà au sein de partenariats multidisciplinaires et internationaux. Il est important d’étendre les capacités de recherche dans le monde entier, notamment dans les pays en développement vulnérables.

Afin de mieux comprendre les répercussions sur les écosystèmes et les conséquences pour chacun d’entre nous, la recherche devra s’orienter résolument vers une approche multidisciplinaire qui rassemble la physique et la chimie, les sciences sociales et économiques, l’étude du vivant et du système terrestre. Ces travaux devront présenter un intérêt pratique grâce à l’échange rapide de connaissances entre les chercheurs et les décideurs.

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¹ Par Turley, C., Keizer, T., Williamson, P.,Gattuso, J.-P., Ziveri, P., Monroe, R., Boot, K. et Huelsenbeck, M., Hot, Sour and Breathless - Ocean under stress, Plymouth Marine Laboratory, UK Ocean Acidification Research Programme, European Project on Ocean Acidification, Mediterranean Sea Acidification in a Changing Climate, Scripps Institution of Oceanography at UC San Diego, OCEANA, 2013, 6 p. ISBN: 978-0-9519618-6-5 (disponible à l’adresse: www.oceanunderstress.com ).