La baisse généralisée, et même rapide dans certains endroits, des niveaux d'oxygène dans le milieu marin met les espèces vulnérables en péril - une tendance qui se poursuivra avec de nouveaux changements climatiques. En soi, le fait qu'avec le réchauffement les océans perdent de l'oxygène n'est pas surprenant pour les scientifiques, mais l'ampleur de ce déclin nécessite des mesures urgentes, tant les conséquences pour les écosystèmes marins sont importantes.
Quoi qu'ils fassent - se cacher des prédateurs, digérer les aliments, etc. - tous les organismes ont besoin d'oxygène. Mais il devient de plus en plus difficile de se procurer cet élément vital pour la vie marine, selon des études récentes.
Les niveaux d'oxygène dans les océans ont fortement chuté au cours de la dernière décennie, et la tendance alarmante est liée au changement climatique, explique Andreas Oschlies, océanographe au Helmholtz Center for Ocean Research à Kiel, en Allemagne, dont l'équipe suit les niveaux d'oxygène des océans dans le monde entier. «Nous avons été étonnés de voir à quel point le changement est dramatique, à quelle vitesse les niveaux d'oxygène chutent et à quel point l'impact sur les écosystèmes marins est important», dit-il horrifié.
En soi, le fait qu'avec le réchauffement des océans perdent de l'oxygène, les scientifiques ne sont pas surpris, mais l'ampleur de ce déclin nécessite une action urgente, prévient Oshlis. Des études récentes montrent que les niveaux d'oxygène dans certaines régions tropicales ont chuté de 40% au cours des 50 dernières années. Ailleurs, l'appauvrissement a été moins drastique - le niveau moyen d'oxygène dans le monde a chuté de 2%.
Cependant, les animaux marins - à la fois grands et microscopiques - réagissent à des changements même subtils des niveaux d'oxygène en se précipitant vers des niveaux d'oxygène plus élevés ou en changeant de comportement, ont découvert Oshlis et ses collègues. En raison de ces ajustements comportementaux, les animaux peuvent devenir la proie de nouveaux prédateurs ou atterrir dans des zones pauvres en nourriture. Le changement climatique crée déjà de sérieux problèmes pour la vie marine - par exemple, l'acidification de l'environnement - mais la désoxygénation ou la perte d'oxygène est la plus aiguë pour les habitants des mers, explique Oshlis. Après tout, tout le monde doit respirer, dit-il.
Le réseau trophique est un problème majeur
Au fur et à mesure que l'océan se réchauffe, il perd de l'oxygène pour deux raisons: Premièrement, plus le liquide est chaud, moins il peut contenir de gaz. C'est pourquoi le soda se dissipe plus rapidement au soleil, explique Oshlis. Deuxièmement, lorsque la glace de mer polaire fond, une couche d'eau de fonte se forme à la surface, qui diffère par ses propriétés des eaux plus froides et plus salées en profondeur. C'est une sorte de «couverture» qui empêche les courants de mélanger les eaux de surface avec les eaux profondes. Et comme l'oxygène pénètre dans cet habitat par la surface - soit directement de l'atmosphère, soit du phytoplancton vivant en surface - plus le mélange est faible, moins il pénètre en profondeur.
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Certaines zones côtières des deux côtés de l'équateur sont naturellement des «points chauds» à faible teneur en oxygène car leurs eaux, où la prolifération d'algues consomme de l'oxygène pour décomposer la matière morte, sont riches en nutriments. Mais les changements dans d'autres écosystèmes, y compris en haute mer et autour des pôles, sont particulièrement alarmants pour Oshlis et ses collègues, car ces régions n'ont jamais été considérées comme vulnérables. Les projections climatiques pour l'avenir ont tendance à sous-estimer les pertes d'oxygène, mais elles battent déjà leur plein, ont rapporté Oshlis et ses collègues dans Nature. Et c'est une autre raison pour laquelle le développement des événements nécessite une attention particulière, prévient-il.
Même une petite diminution affecte directement le comportement dans la colonne d'eau du zooplancton - les plus petits organismes qui constituent le maillon inférieur de la chaîne alimentaire, selon le rapport Science Advance de décembre 2018. «Ils sont très sensibles», explique Karen Wishner, océanographe à l'Université de Rhode Island. Encore plus que prévu, admet-elle. Certaines espèces plongent plus profondément dans des eaux plus fraîches et oxygénées. «Mais à un moment donné, ils ne peuvent tout simplement pas aller plus loin», note-t-elle. Plus il fait froid et profond, plus il devient difficile de se nourrir et de se reproduire. Le zooplancton et les poissons qui le consomment eux-mêmes nourrissent un large éventail de prédateurs, tels que les calmars et les baleines, de sorte que leur comportement et leur état affecteront inévitablement toute la chaîne alimentaire.
En plus des perturbations du réseau trophique, les animaux sont confrontés à d'autres problèmes physiologiques lorsqu'ils s'habituent à réduire les niveaux d'oxygène. Par exemple, les crevettes chinoises dans une eau pauvre en oxygène commencent à affaiblir la queue pour économiser de l'énergie. Cela leur fait perdre leur mobilité et leur dextérité, selon une étude récente sur la physiologie des organismes marins et d'eau douce publiée le mois dernier. De plus, à mesure que les niveaux d'oxygène diminuent, les hommes commencent à produire moins de spermatozoïdes mobiles - et cet échec ne sera jamais corrigé dans les générations suivantes, même si les niveaux d'oxygène reviennent à la normale, a noté la revue Nature Communications en 2016.
Dans les environnements pauvres en oxygène, les fonctions sensorielles de base telles que la vision et l'audition peuvent être affectées, explique Lillian McCormick, étudiante diplômée à l'Université de Californie à San Diego. De ses données préliminaires, il s'ensuit que même une légère diminution de l'oxygène entraîne une détérioration de la vision chez un certain nombre d'espèces de zooplancton. (À propos, la même chose se produit avec les personnes à haute altitude: elles perdent leur vision nocturne et sont moins bonnes pour distinguer les couleurs). De nombreuses espèces de zooplancton s'appuient sur des repères visuels pour naviguer dans la colonne d'eau et éviter les prédateurs. Par conséquent, s'ils perdent la vue, ils ne les captureront plus et deviendront plus vulnérables, explique-t-elle.
Certaines créatures sont plus tolérantes aux faibles niveaux d'oxygène, comme les méduses. Mais les effets de la désoxygénation seront ressentis par tous les animaux qui ont besoin d'oxygène, sans exception, a déclaré Brad Seibel, océanographe à l'Université de Floride du Sud. Lui et Wischner ont travaillé ensemble sur une étude récente sur le zooplancton. «Toute diminution des niveaux d'oxygène réduira la vitalité et la fertilité», note-t-il.
Réduction de la superficie
À mesure que les régions riches en oxygène se rétrécissent, l'habitat des poissons commerciaux - comme le thon, qui capture 42 milliards de dollars par an - se rétrécira également, les obligeant à migrer vers de nouvelles frontières. Dans le nord-est de l'Atlantique tropical, l'habitat du thon - et avec lui l'échelle des pêcheries - a diminué de 15% de 1960 à 2010.
Les pêcheries côtières seront confrontées au ruissellement agricole, qui accélère les proliférations d'algues. La désintégration ultérieure consomme une énorme quantité d'oxygène, un processus que nous avons déjà observé dans le golfe du Mexique près de l'embouchure du Mississippi. Certaines espèces de poissons s'éloignent de ces «zones mortes» à la recherche de zones riches en oxygène - plus proches des limites de leur aire de répartition naturelle. Ce surpeuplement facilite la tâche des pêcheurs, mais crée un faux sentiment d'abondance. À long terme, il n'en résultera rien de bon, prédit Seibel.
Pour faire face au problème mondial de l'épuisement de l'oxygène, Oshlis a aidé à organiser une conférence internationale à Kiel en septembre dernier. Les participants ont signé un document impromptu appelé la Déclaration de Kiel sur la désoxygénation des océans afin d’attirer l’attention de tous les États, des Nations Unies et du public, et d’appeler à une action urgente. Les signataires souhaitent que les gouvernements et les organisations internationales prennent des mesures plus sérieuses pour ralentir le changement climatique et réduire la pollution des eaux usées côtières, qui aggrave la baisse de l'oxygène. Les chercheurs ont modélisé la nouvelle déclaration sur le modèle de la Déclaration de Monaco de 2008, qui, selon Oshlis, a à un moment donné à la conscience de beaucoup l'importance du problème de l'acidification des océans.
«Cela devrait être un avertissement pour le public et diverses organisations gouvernementales et internationales que c'est un problème important», explique Wischner. Au total, la déclaration a été signée par plus de 300 scientifiques d'une trentaine de pays. Seibel, l'un des signataires, dit sans détour: "Je pense que l'avenir est le plus triste."
Laura Poppick
