Des changements biologiques sans précédent dans l'océan mondial
Publié par Isabelle le 03/03/2019 à 14:00
Source: CNRS

Le suivi actuel des systèmes biologiques marins ne couvre qu'une infime fraction des océans, ce qui limite notre capacité à prédire avec confiance les effets attendus du dérèglement climatique sur la biodiversité marine. En utilisant un nouveau modèle numérique (Une information numérique (en anglais « digital ») est une information ayant été quantifiée et échantillonnée, par opposition à...), une équipe internationale, conduite par le CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) et impliquant en France des chercheurs de Sorbonne (La Sorbonne est un complexe monumental du Quartier latin de Paris. Elle tire son nom du théologien du XIIIe siècle Robert de Sorbon, le fondateur du collège de Sorbonne,...) Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et...), montre une accélération (L'accélération désigne couramment une augmentation de la vitesse ; en physique, plus précisément en cinématique, l'accélération est une grandeur...) des altérations biologiques avec des conséquences pour l'exploitation des ressources marines. Ces résultats sont publiés le 25 février dans Nature Climate Change.

De tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), les systèmes biologiques marins ont subi des altérations plus ou moins importantes causées par la variabilité naturelle du climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une région donnée pendant une période de temps donnée. Il se distingue de la météorologie qui désigne...). Des changements biologiques rapides, qualifiés de "surprises climatiques", ont également été détectés dans de nombreuses régions océaniques. Pour comprendre ces fluctuations biologiques, qu'elles soient brutales et inattendues ou à plus long terme, des chercheurs (1) du CNRS, de Sorbonne Université et d'instituts européens, américains et japonais ont développé une approche originale, basée sur la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou...) de l'organisation (Une organisation est) de la biodiversité (La biodiversité est la diversité naturelle des organismes vivants. Elle s'apprécie en considérant la diversité des écosystèmes, des espèces, des populations et celle des gènes dans l'espace et dans...) METAL (2). Pour élaborer ce modèle numérique, les scientifiques ont créé un grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) d'espèces théoriques, présentant une large gamme de réponses aux fluctuations naturelles des températures. Les espèces fictives, qui résistent aux fluctuations thermiques, s'assemblent ensuite en pseudo-communautés et colonisent progressivement toutes les régions océaniques.

Les programmes d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la...) de la biodiversité marine couvrent une faible superficie (L'aire ou la superficie est une mesure d'une surface. Par métonymie, on désigne souvent cette mesure par le terme « surface » lui-même...) des océans et prennent bien souvent place dans des régions proches des côtes. Ce nouveau modèle basé sur la théorie METAL offre une couverture spatiale globale et permet d'identifier rapidement les changements biologiques majeurs qui pourraient affecter fortement la biodiversité marine et les services écosystémiques associés, tels que la pêche, l'aquaculture ou le cycle du carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.). D'abord testé sur 14 régions océaniques, ce modèle a reproduit les changements biologiques observés sur le terrain depuis les années 1960. Appliqué ensuite à l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une...) des océans, il a permis aux chercheurs de quantifier la force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale « cardinale » équivalent au courage (cf. les articles « force...) et l'étendue spatiale de ces changements biologiques. Grâce à ce modèle, ils ont mis en évidence une augmentation récente et sans précédent des "surprises climatiques", probablement à attribuer au phénomène El Niño (El Niño (littéralement « courant de l’Enfant Jésus », car il apparaît peu après noël), désigne à l'origine un courant...), aux anomalies thermiques de l'Atlantique et du Pacifique (3) et au réchauffement de l'Arctique (L’Arctique est la région entourant le pôle nord de la Terre, à l’intérieur et aux abords du cercle polaire. Elle se situe à l'opposé de...).

Dans la plupart des cas, le modèle prédit un événement un an avant qu'il ne se produise, permettant d'identifier les régions de biodiversité "à risque", mais actuellement non couvertes par les programmes d'observation sur le terrain. Alors que la biodiversité marine permet l'exploitation annuelle de 80 millions de tonnes de poissons (Les Poissons sont une constellation du zodiaque traversée par le Soleil du 12 mars au 18 avril. Dans l'ordre du zodiaque, elle se situe entre le Verseau à l'ouest et...) et d'invertébrés marins, les changements de biodiversité mis en avant par ce nouveau modèle numérique se traduiront par une réorganisation globale des espèces et des communautés dans l'océan (Océans stylisé Ωcéans est un documentaire français réalisé par Jacques Perrin et Jacques Cluzaud dont le tournage a commencé en 2004 et produit en 2009.), qui pourront être bénéfiques ou dommageables pour l'Homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme ». Par...).


Exemple d'application du modèle pour les périodes 2005-2009 (haut) et 2010-2014 (bas). La couleur rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.) reflète des changements biologiques substantiels ; la couleur jaune (Il existe (au minimum) cinq définitions du jaune qui désignent à peu près la même couleur :) indique des changements mineurs. L'absence de couleur indique l'absence de changements biologiques. © Grégory Beaugrand

Bibliographie.
Prediction of unprecedented biological shifts in the global ocean. Beaugrand, G., Conversi, A., Atkinson, A., Cloern, J., Chiba, S., Fonda-Umani, S., Kirby, R.R., Green, C.H., Goberville, E., Otto, S.A., Reid, P.C., Stemmann, L., Edwards, M. (2019). Nature Climate Change, le 25 Février 2019. DOI: 10.1038/s41558-019-0420-1.

Notes
1 - Au Laboratoire d'océanologie et de géosciences (CNRS/Université de Lille/Université littorale Côte d'Opale), au laboratoire Biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une partie des sciences naturelles et de l'histoire naturelle des...) des organismes et écosystèmes aquatiques (CNRS/MNHN/IRD/Sorbonne Université/Université de Caen/Université des Antilles) et au Laboratoire d'océanographie (L’océanographie (de « océan » et du grec γρ?φειν / gráphein, écrire) est l'étude des océans et des mers de la Terre. Les océanographes étudient un très grand nombre de...) de Villefranche (CNRS/Sorbonne Université).

2 - Pour Macro Ecological Theory on the Arrangement (La notion d'arrangement est utilisée en probabilités, et notamment pour les dénombrements en analyse combinatoire.) of Life. Voir le livre Beaugrand, G. Marine biodiversity, climatic variability and global change, (Routledge, 2015)

3 - Appelées "blobs", ces anomalies consistent en une vaste étendue d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) anormalement chaude dans le Pacifique et anormalement froide dans l'Atlantique.
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