Plus de CO2 dans l'océan : les petits prospèrent, les grands souffrent

Depuis 1800, environ le tiers des émissions de CO₂ dues aux activités humaines ont été absorbées par les océans (ce qui équivaut chaque année à une tonne de CO₂ par personne). Cette absorptionabsorption entraîne une acidification des océans qui a été pendant quatre ans l'objet d'étude du projet Epoca (European Project on OCean Acidification). Lancé en 2008 et coordonné par Jean-Pierre Gattuso, Epoca a rassemblé plus de 160 chercheurs de 32 institutions européennes. L'une des expériences phares du programme s'est déroulée dans l'océan Arctique en 2010, durant cinq semaines.

Pourquoi l'Arctique ? En raison de la basse température de ses eaux, cet océan absorbe davantage de CO₂ que les autres. L'acidification y est donc plus rapide que dans les régions tempérées et tropicales. De plus, il était important de réaliser cette expérience in situ afin de bien prendre en compte les liens existants entre les organismes au niveau d'une communauté (compétition, prédation, etc.) et de confronter ces résultats à ceux des études menées en laboratoire.

Les chercheurs s'apprêtent à injecter de l'eau riche en CO₂ dans les mésocosmes à l'aide d'une « araignée ». © Jean-Pierre Gattuso, CNRS

Fin mai 2010, l'équipe internationale chargée de cette expérience, constituée de 35 chercheurs et pilotée par Ulf Riebesell de l'institut allemand Geomar, a commencé par déployer 9 mésocosmes - sortes de tubes à essaitubes à essai flottants -, dans la baie du Roi au large de Ny-Ålesund, à l'ouest du Spitzberg. Ces mésocosmes étaient formés d'immenses sacs en plastique de 50 m³ maintenus par des structures de 8 m de haut. Ils ont permis d'emprisonner du plancton présent dans le fjord. Dans 7 de ces sacs, la concentration de CO₂ a été graduellement augmentée, pour atteindre le niveau attendu dans 20, 40, 60, 80 et 100 ans. Les deux autres sacs, les « sacs contrôle », représentaient les conditions naturelles sans modifications.

La croissance des petits au détriment des grands

Chaque jour, une cinquantaine de paramètres chimiques et biologiques a été mesurée et des échantillons ont été prélevés régulièrement pour être ensuite analysés en laboratoire. Principal résultat : le plancton de petite taille, le pico et le nanoplancton, croît plus vite et produit plus de carbonecarbone organique lorsque la teneur en CO₂ est élevée. Or, si ces organismes minuscules se développent de manière importante, ils consomment les sels nutritifs (comme l'azoteazote) habituellement disponibles pour les espèces de plus grande taille.

La croissance de ce tout petit plancton, base de la chaîne alimentairechaîne alimentaire, se fait donc aux dépens des diatoméesdiatomées, du phytoplancton de plus grande taille, qui fait partie du microplancton. Cette expérience a été trop courte pour déterminer si ce phénomène a un impact sur la nutrition du zooplanctonzooplancton, qui absorbe du plancton d'origine végétale.

En outre, les écosystèmesécosystèmes dominés par du pico et du nanoplancton transfèrent moins de carbone dans l'océan profond. Ce phénomène pourrait donc réduire l'absorption de CO₂ par les océans. Un autre processus contribuant à la régulation du climatclimat pourrait également être affecté : la production de sulfure de diméthylesulfure de diméthyle (DMS). Émis par le phytoplanctonphytoplancton, ce gazgaz favorise la formation de nuages au-dessus des océans. En situation de concentration en CO₂ élevée, les chercheurs ont observé une production moindre de DMS, ce qui entraînerait une augmentation de la quantité de rayonnement solairerayonnement solaire atteignant la TerreTerre et renforcerait ainsi l'effet de serreeffet de serre. Outre la chaîne alimentaire marine, l'acidification des océans affecterait ainsi des processus jouant un rôle important dans le système climatique.