La chimie marine déraillée : l’acidité double des écosystèmes antarctiques

Patrick Lesggie

De nouvelles recherches de l’Université de Boulder indiquent qu’en 2100, l’acidité des eaux côtières de l’Antarctique pourrait doubler, ce qui affecterait gravement la vie marine dans l’océan Austral. Cette augmentation de l’acidité, principalement due aux émissions de CO2, menace l’ensemble de l’écosystème, y compris les baleines et les manchots.

Les eaux côtières de l’Antarctique pourraient voir une augmentation de 100 % de leur acidité d’ici 2100, mettant en danger la vie marine, selon une nouvelle étude. La réduction des émissions de CO2 est cruciale pour atténuer cette menace.

L’acidité des eaux côtières de l’Antarctique pourrait doubler d’ici la fin du siècle, menaçant les baleines, les manchots et des centaines d’autres espèces qui habitent l’océan Austral, selon de nouvelles recherches de l’Université de Boulder.
Les scientifiques ont prédit qu’en 2100, les 200 premiers mètres de l’océan — où réside une grande partie de la vie marine — pourraient voir une augmentation de l’acidité de plus de 100 % par rapport aux niveaux des années 1990. L’article a été publié le 4 janvier dans la revue Nature Communications.

« Les résultats sont essentiels pour notre compréhension de l’évolution future de la santé de l’écosystème marin », a déclaré Nicole Lovenduski, co-auteure de l’article et directrice par intérim de l’Institut de recherche arctique et alpine (INSTAAR) de l’Université du Colorado à Boulder.

Acidification de l’océan : une conséquence des émissions de CO2

Les océans jouent un rôle important en tant que tampon contre le changement climatique en absorbant près de 30 % du CO2 émis dans le monde entier. Mais à mesure que plus de CO2 se dissout dans les océans, l’eau de mer devient plus acide. « Les émissions de CO2 causées par l’homme sont au cœur de l’acidification des océans », a déclaré Cara Nissen, première auteure de l’article et chercheuse scientifique à l’INSTAAR.

Acidification de l'océan

Une coquille de ptéropode se dissout dans le temps dans l’eau de mer avec un pH plus faible. Lorsque le dioxyde de carbone est absorbé par l’océan depuis l’atmosphère, la chimie de l’eau de mer est modifiée. Crédit : NOAA

L’océan Austral, qui entoure l’Antarctique, est particulièrement sensible à l’acidification, en partie parce que l’eau froide a tendance à absorber plus de CO2. Les courants marins de la région contribuent également à des conditions d’eau relativement acide.

Prédictions du modèle et zones marines protégées

À l’aide d’un modèle informatique, Nissen, Lovenduski et l’équipe ont simulé comment l’eau de mer de l’océan Austral évoluerait au cours du XXIe siècle. Ils ont constaté qu’elle deviendrait plus acide d’ici 2100, et que la situation serait grave si le monde ne réduit pas ses émissions.

« Il ne s’agit pas uniquement de la couche supérieure de l’océan. La colonne d’eau entière de l’océan côtier du Sud, même au fond, pourrait connaître une forte acidification », a déclaré Nissen.

Ensuite, l’équipe a étudié les conditions spécifiques dans les zones marines protégées (ZMP) de l’Antarctique. Les activités humaines, telles que la pêche, y sont limitées pour protéger la biodiversité. Actuellement, il existe deux ZMP dans l’océan Austral, couvrant environ 12 % des eaux de la région. Les scientifiques ont proposé à un conseil international de désigner trois autres ZMP au cours des années précédentes, qui engloberaient environ 60 % de l’océan Antarctique.

Le modèle de l’équipe a montré que les ZMP adoptées et proposées connaîtraient une acidification significative d’ici la fin du siècle.

Par exemple, dans le scénario d’émissions le plus élevé, où le monde ne fait aucun effort pour réduire les émissions, l’acidité moyenne de l’eau dans la région de la mer de Ross — la plus grande ZMP du monde au large de l’extrémité nord de l’Antarctique — augmenterait de 104 % par rapport aux niveaux des années 1990 d’ici 2100. Dans un scénario d’émissions intermédiaires, l’eau deviendrait tout de même 43 % plus acide.

« Je suis surprise de la gravité de l’acidification des océans dans ces eaux côtières », a déclaré Nissen.

Effets sur le réseau alimentaire

Des études antérieures ont montré que le phytoplancton, un groupe d’algues qui forme la base du réseau alimentaire marin, croît à un rythme plus lent ou disparaît lorsque l’eau devient trop acide. L’eau acide affaiblit également les coquilles d’organismes tels que les escargots de mer et les oursins. Ces changements pourraient perturber le réseau alimentaire, impactant finalement les grands prédateurs tels que les baleines et les manchots.

La mer de Weddell est l’une des trois ZMP proposées situées au large de la péninsule antarctique. Nissen a déclaré que les scientifiques pensent que la région de la mer de Weddell pourrait servir de sanctuaire face au changement climatique pour les organismes, principalement parce que cette zone a les niveaux les plus élevés de couverture de glace de mer en Antarctique. La glace protège l’océan du réchauffement et empêche l’eau de mer en dessous d’absorber le CO2 de l’air, réduisant ainsi le taux d’acidification. De plus, la région est peu touchée par l’activité humaine à ce jour.

Mais le modèle a suggéré qu’à mesure que la planète continue de se réchauffer, la glace de mer fondra, et que la région de la mer de Weddell connaîtra une acidification comparable à celle des autres ZMP dans des scénarios d’émissions intermédiaires à élevées, mais avec une progression légèrement retardée.

« Le résultat montre que l’établissement de la région de la mer de Weddell en tant que zone protégée devrait être une priorité élevée », a déclaré Nissen.

« En tant que scientifique qui étudie généralement l’océan ouvert, j’ai tendance à penser que les zones côtières de l’Antarctique sont un conduit pour que les signaux climatiques atteignent l’océan mondial et profond. Cette étude m’a rappelé que ces zones côtières antarctiques dynamiques sont également capables de changements rapides », a déclaré Lovenduski.

L’avenir : Réductions des émissions

L’étude suggère que le monde ne pourrait éviter une grave acidification des océans du Sud que dans le scénario d’émissions le plus bas, où la société réduit rapidement et de manière agressive les émissions de CO2.

« Nous avons encore le temps de choisir notre trajectoire d’émissions, mais pas beaucoup », a déclaré Nissen.

Référence : « Severe 21st-century ocean acidification in Antarctic Marine Protected Areas » par Cara Nissen, Nicole S. Lovenduski, Cassandra M. Brooks, Mario Hoppema, Ralph Timmermann et Judith Hauck, le 4 janvier 2024, Nature Communications.
DOI : 10.1038/s41467-023-44438-x

Les autres coauteurs de l’étude comprenaient Cassandra Brooks de l’Université du Colorado à Boulder, et Mario Hoppema, Ralph Timmermann et Judith Hauck de l’Institut Alfred Wegener à Bremerhaven, en Allemagne.