Effet De L'acidification Des Océans Sur Les Ptéropodes Thécosomes

Question d’actualité en biologie marine

Effets de l’acidification des océans sur les ptéropodes thécosomes

Résumé

Suite à l'apparition d'une acidification progressive des océans causée par des émissions de CO2 anthropogéniques, l'avenir des organismes produisant des structures calcaires, dont les ptéropodes, semble incertain. Ces derniers sont des petits mollusques planctoniques produisant des coquilles en aragonite, une forme métastable de carbonate de calcium. Ce travail synthétise les expérimentations effectuées ces dernières années sur les ptéropodes afin d’évaluer les effets que l’acidification pourrait avoir sur ces organismes. Il est apparu qu’une diminution importante de pH entraîne une augmentation de la mortalité, une diminution du taux de calcification et des marques de dissolution sur la coquille, une diminution du métabolisme (diminution du taux de respiration et du taux d’excrétion) et une augmentation du comportement de nage sur les ptéropodes adultes et juvéniles. Malgré une aptitude à pouvoir résister à des conditions extrêmes (puisque vivant dans les régions polaires) et malgré que certaines espèces seraient plus adaptées à ces changements chimiques de l’eau, il est peu probable que ces organismes puissent survivre à long terme dans une eau acidifiée puisque la survie de la population sera moindre et qu’ils devront dépenser beaucoup plus d’énergie afin de contrecarrer les effets de l'acidification. Cette énergie dépensée ne pourra dès lors être utilisée pour se reproduire, grandir et constituer des réserves énergétiques pour l’hiver, rendant le maintien des populations encore plus difficile. En outre, leur disparition pourrait avoir plusieurs conséquences. Il joue en effet un rôle très important dans le cycle du carbone et du carbonate et un rôle fondamental dans la chaîne alimentaire de beaucoup d'écosystèmes polaires.

Table des matières

1. Introduction 2

2. Effet de l’acidification des océans sur les ptéropodes thécosomes 3

2.1. Mécanisme de l’acidification 3

2.2. Effets directs 5

2.2.1. Survie 5

2.2.2. Maintien de l’intégrité de la coquille 6

2.2.3. Métabolisme 8

2.2.4. Comportement de nage 10

2.2.5. Bilan énergétique 11

2.3. Effets indirects 11

2.3.1. Rôle dans les réseaux tropiques polaires 11

2.3.2. Rôle dans le cycle du carbone et cycle du carbonate 12

2.4. Adaptation 12

3. Conclusions et perspectives 13

1. Introduction

La concentration en CO2 émis par l’homme n’a cessé d’augmenter depuis le début de la révolution industrielle (c’est-à-dire aux environs des années 1780) [1] suite à la combustion de carburants fossiles, à la déforestation, à l’industrialisation etc. [2]. En effet, sur les derniers 650 000 années, le niveau de CO2 n’avait jamais dépassé la valeur de 300 ppm (partie par million) [3]. Or, depuis 1800, ce niveau est passé de 280 à 396 ppm et devrait atteindre, selon les prédictions, 800 ppm en 2100 [4]. Cependant, un tiers de cette concentration en CO2 est absorbé par les océans [5] ce qui aide à réduire la concentration en CO2 atmosphérique mais ce qui provoque également de grands changements dans les océans, tels que la diminution du pH et la dissolution des ions carbonates, phénomène appelé acidification des océans [6]. En effet, le pH a déjà diminué de 0,1 [7], passant de 8,3 à 8,2 depuis le début de l’ère industrielle, et devrait atteindre 7,8 en 2100 [4], ce qui correspond à une augmentation de la concentration en protons de 2,5 fois depuis les années 1800 [8]. Cette évolution de pH est visible à la Figure 1. Cette augmentation de CO2 n’est, en outre, pas la seule à causer l’acidification des océans puisque dans les régions côtières, le rejet d’azote et de souffre y participent également [2].

Figure 1. Projections du modèle CCSM3 du pH moyen à la surface de la mer pour les années 1875, 1995, 2050 et 2095. Extrait de [8].

Cet acidification des océans aura un impact sur la physiologie de tous les organismes marins (qu’ils soient osmoconformes ou osmorégulateurs), d’une part à cause de la diminution du pH et d’autre part suite à l’augmentation de la concentration en CO2 [9]. Le maintien de leur homéostasie leur est de plus en plus couteux en énergie et peut diminuer leur métabolisme [10]. Cela se traduit par une diminution de la croissance, ainsi qu’une diminution de la fertilité [1]. Néanmoins, les espèces les plus touchées seront les organismes calcifiés qui utilisent le carbonate de calcium pour former leurs tests, squelettes ou coquilles. C’est le cas pour certains organismes planctoniques (ptéropodes thécosomes, coccolithophores, foraminifères), les algues corallines, les coraux d’eaux froides et d’eaux chaudes et beaucoup de mollusques (huitres, palourdes, moules, oursins et étoiles de mer) [2].

L’effet de l’acidification sur l’océan sera étudié, dans cet article, sur les ptéropodes. Ces petits mollusques planctoniques jouent un rôle fondamental dans la chaîne alimentaire de beaucoup d’écosystèmes polaires ainsi que dans le cycle du carbone et du carbonate [5]. Ils utilisent en effet de l’aragonite pour former leur coquille, qui est une forme, je cite, « thermodynamiquement instable » du carbonate de calcium [6]. L'aragonite est effectivement plus soluble que la calcite suivant un facteur de 1,5 [11]. Ils vivent, cependant, principalement aux pôles, c’est-à-dire aux endroits où l’acidification devrait être la plus forte (l'eau plus froide absorbant plus de CO2). En effet, une sous saturation en aragonite est attendue en 2016 dans l'océan Arctique [12] et en 2050 dans l'océan Antarctique [13]. Leur disparition pourrait donc avoir un impact biogéochimique, écologique et économique [14]. Il est donc très important de se pencher sur l’avenir de ces organismes.

Les ptéropodes comprennent deux ordres, à savoir les thécosomes (avec coquilles) et

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