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L’augmentation de la température des eaux provoque le blanchissement du corail. Coral Guardian, Author provided

[UPMC - 19 octobre 2016] Le phosphore, essentiel au corail pour survivre au changement climatique

Les récifs coralliens abritent des milliers d’espèces, sont essentiels à des millions d’humains, mais subissent de graves menaces. De récentes études se penchent sur les conditions de leur survie.

Les récifs coralliens couvrent moins de 1 % de la surface des océans, mais ils constituent un des écosystèmes les plus productifs et les plus riches de la planète en matière de biodiversité : ils abritent en effet plus d’un quart des espèces marines, dont des milliers d’espèces animales et végétales.

Cette forte productivité s’appuie sur la symbiose qui existe entre les coraux et les algues « dinoflagellées » : les cellules de l’hôte corallien hébergent ces algues photosynthétiques, qui lui fournissent en retour une grande partie de l’énergie nécessaire à son développement et sa survie. Ces algues permettent ainsi à leur hôte de se développer dans des milieux dits « oligotrophes », c’est-à-dire pauvres en nutriments.

30 millions de personnes dépendent directement des coraux pour leur survie, via la pêche et la consommation de poissons et mollusques peuplant ces écosystèmes uniques. Un chiffre qui atteint 500 millions si l’on tient compte des services rendus à l’homme en matière de protection des côtes, d’opportunités offertes dans les secteurs du tourisme et des loisirs ainsi que dans l’industrie pharmaceutique.

Des écosystèmes menacés

Mais les récifs coralliens, pour essentiels qu’ils sont, se trouvent aujourd’hui menacés par des stress globaux ou locaux.

À l’échelle locale, ils sont principalement impactés par les pollutions marines résultant des activités humaines (rejets domestiques, activités industrielles et agricoles), des techniques de pêche intensives et de la dégradation induite par le tourisme de masse. À l’échelle globale, les récifs sont affectés par le réchauffement climatique, favorisant l’acidification des océans et l’augmentation de la température de surface de l’eau de mer.

À terme, ces divers stress provoquent de profonds changements dans l’équilibre des cycles marins ; ils peuvent conduire à la rupture de cette association entre le corail et ses algues photosynthétiques, phénomène que l’on nomme « blanchissement ». L’un des principaux facteurs du blanchissement résulte de l’augmentation de la température de surface de l’eau de mer.

Le blanchissement expliqué en vidéo (Biointeractive, 2014).

Les modèles climatiques prévoient une hausse de cette température de 1 à 3 °C, d’ici à la fin du XXIe siècle. Ces faits sont alarmants car cette augmentation induit en parallèle celle de la fréquence et de l’intensité du phénomène de blanchissement corallien ; des phénomènes qui limitent le temps de résilience des coraux et favorisent ainsi leur mortalité.

Au Centre scientifique de Monaco, les chercheurs de l’équipe d’écophysiologie ont cherché à mieux comprendre les effets du réchauffement climatique sur la capacité des coraux à acquérir des éléments inorganiques essentiels à leur survie tels que le carbone, l’azote et le phosphore. En milieu récifal, ces éléments se retrouvent en quantités minimales, limitant la croissance et le développement des coraux. Le manque d’un nutriment ou l’incapacité à acquérir ce dernier pourraient favoriser le blanchissement corallien.

Le rôle du phosphore

Les premières expériences menées en laboratoire dans le cadre de cette étude récemment publiée dans Scientific reports ont montré que trois espèces de coraux tropicaux sur cinq observées perdaient leurs capacités à acquérir l’azote inorganique (l’ammonium et/ou le nitrate) lorsque la température de l’eau de mer augmentait de 25 °C à 30 °C. Or, un manque d’apport en azote suite à l’élévation de la température de l’eau pourrait, sur le long terme, induire une carence nutritionnelle sévère pour les coraux et entraîner leur mortalité.

En outre, quatre espèces de coraux sur cinq étudiées ont présenté des taux d’absorption de phosphore plus importants lorsqu’elles étaient maintenues à haute température.

Le phosphore intervient dans la production d’ATP, la monnaie énergétique cellulaire dont tout organisme a besoin pour se développer et survivre. Le phosphore est, d’autre part, un composant essentiel des phospholipides, molécules favorisant le maintien et la résistance des membranes algales face aux stress lumineux ou thermique.

Ces résultats, pour le moins surprenants, semblent indiquer que les coraux ont des besoins accrus en phosphore pour maintenir leur métabolisme en période de stress. Ce sel nutritif semble donc être essentiel pour leur survie dans le futur.

Guillaume Holzer/Coral Guardian, Author provided

Des besoin accrus en phosphore

Comment expliquer de tels besoins en phosphore ?

Pour répondre à cette interrogation, une seconde série d’expériences a consisté à maintenir une espèce de corail tropicale sous deux conditions nutritionnelles : une condition dite « control », caractérisée par un milieu pauvre en éléments inorganiques (similaires au milieu naturel) et une condition enrichie en phosphates.

Les mesures de l’activité métabolique de l’organisme corallien ont été réalisées à 25 °C (température de croissance normale) et à haute température (30 °C), pouvant induire le blanchissement.

Les résultats soulignent l’importance du phosphore pour le maintien du métabolisme corallien. En effet, alors qu’à 30 °C les différentes espèces étudiées perdaient une partie de leurs algues photosynthétiques et/ou de leurs pigments chlorophylliens (blanchissement), un supplément sur le court terme de phosphates dans l’eau de mer a permis le maintien du métabolisme corallien, dont l’activité photosynthétique de ses symbiotes, évitant ainsi le blanchissement. Encore mieux, l’ajout de phosphate a stimulé positivement l’échange de sucres carbonés entre les symbiotes et son hôte.

Ces résultats mettent en lumière l’importance des nutriments inorganiques pour le développement et la survie des coraux. Ils rejoignent certaines observations montrant que les zones récifales abritant de nombreux oiseaux – et recevant une grande quantité de fientes riches en phosphore – seraient moins affectées par le blanchissement.

Dans un futur proche, le changement climatique et la pollution marine vont causer de profondes modifications dans les cycles biogéochimiques au sein des récifs coralliens, dont ceux de l’azote et du phosphore. Ces variabilités seront donc à prendre en compte dans les modèles d’étude sur le phénomène du blanchissement.

La Grande Barrière de corail d’Australie (Nat Geo Wild, 2016).

La période 2015-2016 fut marquée par le troisième évènement majeur de blanchissement, après ceux de 1998 et 2010, englobant les trois bassins océaniques principaux (Pacifique, Atlantique et Indien). Fin 2015, 32 % des récifs à travers le monde avaient été exposés à une anomalie de température équivalente à 4 °C, alors qu’une hausse de 1 °C seulement par rapport aux moyennes maximales saisonnières leur serait nuisible.

Actuellement, les scientifiques estiment que l’évènement de 2015-2016, renforcé par le phénomène El Niño, a d’ores et déjà causé la détérioration et mortalité de plus de 20 % des récifs de la Grande Barrière de corail en Australie, dont des zones qui avaient été, jusqu’à maintenant, préservées.

The Conversation

Leïla Ezzat, Docteur en sciences de l’environnement, Centre scientifique de Monaco, Université Pierre et Marie Curie (UPMC) – Sorbonne Universités

La version originale de cet article a été publiée sur The Conversation.