Le phytoplancton pourrait s’adapter à l’acidification des océans

La libération massive de CO₂ (ou gaz carboniquegaz carbonique) dans l'atmosphère n'impacte pas seulement notre climat. Ce gaz se dissout dans les océans où il est transformé en acide carboniqueacide carbonique (H₂CO₃), en ionsions hydrogénocarbonates (HCO^3-) et en ions carbonates (CO₃^2-). Ce processus chimique provoquerait alors une acidification des océans suite à la libération d'ions H⁺. Le pH des eaux serait déjà passé de 8,25 à 8,14 entre 1751 et 2004 (selon Jacobson 2005) et pourrait même descendre jusqu'à 7,9 ou 7,8 avant la fin du siècle.

L'acide carbonique a la particularité de dissoudre le carbonate de calcium, l'un des constituants principaux des coquilles d'animaux marins et du squelette des coraux. Plusieurs études ont déjà testé les effets à court terme de l'acidification des milieux sur ces organismes, notamment sur le phytoplancton qui est à la base des chaînes alimentaires. Les résultats sont quasiment tous identiques : leur croissance est fortement ralentie puisque la calcification est entravée. Une augmentation du CO₂ atmosphérique pourrait à terme causer la perte de nombreuses espècesespèces marines.

Mais que sait-on réellement des conséquences à long terme ? Pas grand-chose en réalité car peu d'informations sont disponibles sur les capacités d'adaptation des organismes et des écosystèmesécosystèmes face à cette problématique. Kai Lohbeck, Ulf Riebesell et Thorsten Reusch, du Helmholtz-Centre for Ocean Research Kiel (Geomar), viennent de combler une partie de cette lacune en publiant dans la revue Nature Geoscience les résultats d'une année d'expériences menées sur du phytoplancton exposé à diverses concentrations en CO₂. Ils démontrent que certaines alguesalgues unicellulaires peuvent très bien s'adapter à l'acidification des océans.

Emiliania huxleyi, un cocolithophore, vu au microscope électronique à balayage. Cet organisme marin se retrouve dans toutes les mers du Globe. Les structures calcifiées, de forme circulaire, sont clairement visibles. Elles protègent l'organisme du milieu extérieur. © Geomar

Le phytoplancton prêt à lutter contre l'acidification des océans

Des coccolithophores Emiliania huxleyi, algues se protégeant en sécrétant des plaques de calcitecalcite, ont été isolés à partir des eaux côtières norvégiennes puis mis en culture en laboratoire. Leur population a été divisée en trois : un groupe contrôle maintenu en vie dans un environnement présentant une pressionpression partielle en CO₂ atmosphérique de 400 µatm, une valeur proche de celle mesurée sur le terrain (environ 360 µatm) ; deux autres groupes respectivement exposés à des pressions partielles en CO₂ de 1.100 et 2.200 µatm. La première valeur serait en accord avec de nombreuses prévisions tandis que la seconde est largement surdimensionnée. Plusieurs études et mesures comparatives ont été effectuées entre les différents groupes un an plus tard.  

Comme prévu, les taux de calcificationcalcification ont diminué chez les organismes exposés aux concentrations élevées en gaz carbonique. Pour preuve, les trois populations se sont respectivement multipliées 530 fois (conditions optimales), 500 et 430 fois durant les 320 jours de l'étude. Cependant, les chercheurs rapportent une observation étonnante. Le groupe témoin a présenté une croissance et un taux de calcification inférieurs aux deux autres d'au moins 7 % lorsque les trois populations ont été placées dans des conditions environnementales identiques, riches en CO₂. Les deux autres souches se sont donc adaptées puisqu'elles ont été capables de restaurer partiellement leur taux de calcification. 

Selon les chercheurs, une sélection de génotypesgénotypes aurait eu lieu l'année de mise en culture au profit des mutations bénéfiques à l'espèce. Ce processus évolutif est rapide et permettrait au phytoplancton de s'adapter au réchauffement climatique et de tempérer les conséquences d'une acidification des océans. Les capacités d'évolution d'une espèce sont ainsi un facteur clé à prendre en compte dans des études caractérisant la réponse de divers taxonstaxons face à des perturbations environnementales. 

Cependant, de telles capacités d'adaptation n'existent que chez des organismes pouvant se reproduire rapidement et dont les populations sont grandes. De nombreuses espèces animales et végétales vivent longtemps et se reproduisent peu. Elles ne sont donc pas capables de s'adapter aussi vite à des perturbations environnementales rapides. Les efforts dans la lutte contre l'acidification des océans ne doivent pas être relâchés.