Deadly Serious : les océans acides et ce que nous devons faire

par Mark J. Spalding, président de The Ocean Foundation

La semaine dernière, j'étais à Monterey, en Californie, pour le 3e Symposium international sur l'océan dans un monde riche en CO2, qui était simultanée à la Festival du Film Océan BLEU à l'hôtel d'à côté (mais c'est une toute autre histoire à raconter). Lors du symposium, j'ai rejoint des centaines d'autres participants pour en savoir plus sur l'état actuel des connaissances et les solutions potentielles pour lutter contre les effets du dioxyde de carbone (CO2) élevé sur la santé de nos océans et la vie qui s'y trouve. Nous appelons les conséquences l'acidification des océans parce que le pH de notre océan diminue et donc plus acide, avec des dommages potentiels importants aux systèmes océaniques tels que nous les connaissons.

L'acidification des océans

La réunion High CO2012 2 a été un grand pas en avant par rapport à la 2e réunion à Monaco en 2008. Plus de 500 participants et 146 intervenants, représentant 37 nations, étaient réunis pour discuter des problèmes à résoudre. Il comprenait une première inclusion majeure d'études socio-économiques. Et, alors que l'accent était toujours mis sur les réponses des organismes de la vie marine à l'acidification des océans et ce que cela signifie pour le système océanique, tout le monde était d'accord pour dire que nos connaissances sur les effets et les solutions potentielles ont considérablement progressé au cours des quatre dernières années.

Pour ma part, je me suis assis dans un étonnement ravi alors qu'un scientifique après l'autre a donné un historique de la science autour de l'acidification des océans (OA), des informations sur l'état actuel des connaissances scientifiques sur l'OA, et nos premières idées de détails sur l'écosystème et les conséquences économiques. d'un océan plus chaud, plus acide et avec des niveaux d'oxygène plus faibles.

Comme l'a dit le Dr Sam Dupont du Centre Sven Lovén pour les sciences marines - Kristineberg, Suède :

Que savons-nous?

L'acidification des océans est réelle
Il provient directement de nos émissions de carbone
ça se passe vite
L'impact est certain
Les extinctions sont certaines
Il est déjà visible dans les systèmes
Le changement se produira

Chaud, aigre et essoufflé sont tous des symptômes de la même maladie.

Surtout lorsqu'elle est associée à d'autres maladies, l'arthrose devient une menace majeure.

Nous pouvons nous attendre à une grande variabilité, ainsi qu'à des effets de report positifs et négatifs.

Certaines espèces modifieront leur comportement sous OA.

Nous en savons assez pour agir

Nous savons qu'un événement catastrophique majeur est à venir

Nous savons comment l'empêcher

Nous savons ce que nous ne savons pas

Nous savons ce que nous devons faire (en science)

Nous savons sur quoi nous allons nous concentrer (apporter des solutions)

Mais, nous devrions être préparés pour des surprises ; nous avons si complètement perturbé le système.

Le Dr Dupont a terminé ses commentaires avec une photo de ses deux enfants avec une déclaration puissante et frappante en deux phrases :

Je ne suis pas un activiste, je suis un scientifique. Mais, je suis aussi un père responsable.

La première déclaration claire selon laquelle l'accumulation de CO2 dans la mer pourrait avoir des "conséquences biologiques catastrophiques possibles" a été publiée en 1974 (Whitfield, M. 1974. Accumulation of fossil CO2 in the atmosphere and in the sea. Nature 247:523-525.). Quatre ans plus tard, en 1978, le lien direct entre les combustibles fossiles et la détection du CO2 dans l'océan a été établi. Entre 1974 et 1980, de nombreuses études ont commencé à démontrer le changement réel de l'alcalinité des océans. Et, finalement, en 2004, le spectre de l'acidification des océans (OA) a été accepté par la communauté scientifique dans son ensemble, et le premier des symposiums à forte teneur en CO2 a eu lieu.

Le printemps suivant, les bailleurs de fonds marins ont été informés lors de leur réunion annuelle à Monterey, y compris une visite sur le terrain pour voir des recherches de pointe au Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI). Je dois noter que la plupart d'entre nous ont dû se rappeler ce que signifie l'échelle de pH, bien que tout le monde semble se souvenir d'avoir utilisé le papier de tournesol pour tester les liquides dans les classes de sciences du collège. Heureusement, les experts ont bien voulu expliquer que l'échelle de pH va de 0 à 14, 7 étant neutre. Plus le pH est bas, plus l'alcalinité est faible, ou plus l'acidité.

À ce stade, il est devenu clair que l'intérêt précoce pour le pH des océans a produit des résultats concrets. Nous avons des études scientifiques crédibles, qui nous disent qu'à mesure que le pH de l'océan baisse, certaines espèces prospéreront, certaines survivront, certaines seront remplacées et beaucoup s'éteindront (le résultat attendu est une perte de biodiversité, mais un maintien de la biomasse). Cette conclusion générale est le résultat d'expériences en laboratoire, d'expériences d'exposition sur le terrain, d'observations à des endroits naturellement riches en CO2 et d'études axées sur les archives fossiles d'événements antérieurs d'OA dans l'histoire.

Ce que nous savons des événements passés d'acidification des océans

Bien que nous puissions voir des changements dans la chimie des océans et la température de la surface de la mer au cours des 200 années qui se sont écoulées depuis la révolution industrielle, nous devons remonter plus loin dans le temps pour une comparaison de contrôle (mais pas trop loin). Ainsi, la période précambrienne (les premiers 7/8 de l'histoire géologique de la Terre) a été identifiée comme le seul bon analogue géologique (ne serait-ce que pour des espèces similaires) et comprend certaines périodes avec un pH plus bas. Ces périodes précédentes ont connu un monde similaire à haute teneur en CO2 avec un pH plus bas, des niveaux d'oxygène plus bas et des températures de surface de la mer plus chaudes.

Cependant, il n'y a rien dans le dossier historique qui équivaut à notre taux de changement actuel de pH ou de température.

Le dernier événement dramatique d'acidification des océans est connu sous le nom de PETM, ou le maximum thermique paléocène-éocène, qui a eu lieu il y a 55 millions d'années et est notre meilleure comparaison. Cela s'est produit rapidement (sur environ 2,000 50,000 ans) et a duré XNUMX XNUMX ans. Nous avons des données / preuves solides pour cela - et les scientifiques l'utilisent donc comme notre meilleur analogue disponible pour une libération massive de carbone.

Cependant, ce n'est pas un analogique parfait. Nous mesurons ces rejets en pétagrammes. Les PgC sont des pétagrammes de carbone : 1 pétagramme = 1015 grammes = 1 milliard de tonnes métriques. Le PETM représente une période où 3,000 270 PgC ont été libérés sur quelques milliers d'années. Ce qui compte, c'est le taux de changement au cours des 5,000 dernières années (la révolution industrielle), alors que nous avons pompé 1 1 PgC de carbone dans l'atmosphère de notre planète. Cela signifie que la libération était alors de 9 PgC an-1 par rapport à la révolution industrielle, qui est de XNUMX PgC an-XNUMX. Ou, si vous n'êtes qu'un spécialiste du droit international comme moi, cela se traduit par la dure réalité que ce que nous avons fait en un peu moins de trois siècles est 10 fois pire que ce qui a causé les événements d'extinction dans l'océan au PETM.

L'événement d'acidification des océans PETM a provoqué de grands changements dans les systèmes océaniques mondiaux, y compris des extinctions. Fait intéressant, la science indique que la biomasse totale est restée à peu près égale, avec des efflorescences de dinoflagellés et des événements similaires compensant la perte d'autres espèces. Au total, les archives géologiques montrent un large éventail de conséquences : efflorescences, extinctions, renouvellements, changements de calcification et nanisme. Ainsi, l'OA provoque une réaction biotique significative même lorsque le taux de changement est beaucoup plus lent que notre taux actuel d'émissions de carbone. Mais, parce qu'il était beaucoup plus lent, "l'avenir est un territoire inexploré dans l'histoire évolutive de la plupart des organismes modernes".

Ainsi, cet événement anthropique d'arthrose dépassera facilement le PETM en termes d'impact. ET, nous devrions nous attendre à voir des changements dans la façon dont le changement se produit parce que nous avons tellement perturbé le système. Traduction : Attendez-vous à être surpris.

Réponse des écosystèmes et des espèces

L'acidification des océans et le changement de température ont tous deux comme moteur le dioxyde de carbone (CO2). Et, bien qu'ils puissent interagir, ils ne fonctionnent pas en parallèle. Les changements de pH sont plus linéaires, avec des écarts plus faibles, et sont plus homogènes dans les différents espaces géographiques. La température est beaucoup plus variable, avec de larges écarts, et est sensiblement variable dans l'espace.

La température est le principal facteur de changement dans l'océan. Ainsi, il n'est pas surprenant que le changement provoque un changement dans la distribution des espèces dans la mesure où elles peuvent s'adapter. Et nous devons nous rappeler que toutes les espèces ont des limites à la capacité d'acclimatation. Bien sûr, certaines espèces restent plus sensibles que d'autres car elles ont des limites de température plus étroites dans lesquelles elles prospèrent. Et, comme d'autres facteurs de stress, les températures extrêmes augmentent la sensibilité aux effets d'un taux élevé de CO2.

Le cheminement ressemble à ceci :

Emissions de CO2 → OA → impact biophysique → perte de services écosystémiques (par exemple, un récif meurt et n'arrête plus les ondes de tempête) → impact socio-économique (lorsque l'onde de tempête détruit la jetée de la ville)

Notant en même temps que la demande de services écosystémiques augmente avec la croissance démographique et l'augmentation des revenus (richesse).

Pour examiner les effets, les scientifiques ont examiné divers scénarios d'atténuation (différents taux de changement de pH) par rapport au maintien du statu quo qui risque :

Simplification de la diversité (jusqu'à 40%), et donc réduction de la qualité des écosystèmes
Il y a peu ou pas d'impact sur l'abondance
La taille moyenne des différentes espèces diminue de 50 %
L'arthrose provoque un éloignement de la dominance des calcifiants (organismes dont la structure est formée d'un matériau à base de calcium) :

Aucun espoir de survie pour les coraux qui dépendent entièrement de l'eau à un certain pH pour survivre (et pour les coraux d'eau froide, des températures plus chaudes exacerberont le problème);
Les gastéropodes (escargots de mer à coquille fine) sont les mollusques les plus sensibles ;
Il y a un impact important sur les invertébrés aquatiques porteurs d'exosquelettes, y compris diverses espèces de mollusques, de crustacés et d'échinodermes (pensez aux palourdes, aux homards et aux oursins)
Au sein de cette catégorie d'espèces, les arthropodes (comme les crevettes) ne sont pas aussi mal lotis, mais il y a un signal clair de leur déclin

D'autres invertébrés s'adaptent plus rapidement (comme les méduses ou les vers)
Les poissons, pas tellement, et les poissons peuvent aussi n'avoir aucun endroit où migrer (par exemple dans le sud-est de l'Australie)
Un certain succès pour les plantes marines qui peuvent prospérer en consommant du CO2
Certaines évolutions peuvent se produire sur des échelles de temps relativement courtes, ce qui peut signifier l'espoir
Sauvetage évolutif par des espèces ou des populations moins sensibles au sein des espèces à partir d'une variation génétique permanente pour la tolérance au pH (nous pouvons le voir à partir d'expériences de sélection ; ou à partir de nouvelles mutations (qui sont rares))

Ainsi, la question clé demeure : Quelles espèces seront affectées par l'OA ? Nous avons une bonne idée de la réponse : bivalves, crustacés, prédateurs des calcifiants, et prédateurs supérieurs en général. Il n'est pas difficile d'imaginer la gravité des conséquences financières pour les seules industries des crustacés, des fruits de mer et du tourisme de plongée, et encore moins pour les autres dans le réseau de fournisseurs et de services. Et face à l'énormité du problème, il peut être difficile de se concentrer sur les solutions.

Quelle devrait être notre réponse

L'augmentation du CO2 est la cause profonde (de la maladie) [mais comme le tabagisme, il est très difficile d'arrêter le fumeur]

Il faut traiter les symptômes [hypertension artérielle, emphysème]
Nous devons réduire les autres facteurs de stress [réduire la consommation d'alcool et la suralimentation]

La réduction des sources d'acidification des océans nécessite des efforts soutenus de réduction des sources à l'échelle mondiale et locale. Les émissions mondiales de dioxyde de carbone sont le principal moteur de l'acidification des océans à l'échelle de l'océan mondial, nous devons donc les réduire. Les ajouts locaux d'azote et de carbone provenant de sources ponctuelles, de sources diffuses et de sources naturelles peuvent exacerber les effets de l'acidification des océans en créant des conditions qui accélèrent davantage les réductions du pH. Le dépôt de pollution atmosphérique locale (en particulier le dioxyde de carbone, l'azote et l'oxyde de soufre) peut également contribuer à la réduction du pH et à l'acidification. Une action locale peut aider à ralentir le rythme de l'acidification. Nous devons donc quantifier les principaux processus anthropiques et naturels contribuant à l'acidification.

Voici les actions prioritaires à court terme pour lutter contre l'acidification des océans.

1. Réduire rapidement et significativement les émissions mondiales de dioxyde de carbone pour atténuer et inverser l'acidification de nos océans.
2. Limiter les rejets de nutriments entrant dans les eaux marines à partir des petits et grands systèmes d'égouts sur place, des installations municipales de traitement des eaux usées et de l'agriculture, limitant ainsi les facteurs de stress sur la vie océanique pour soutenir l'adaptation et la survie.
3. Mettre en œuvre une surveillance efficace de l'eau propre et les meilleures pratiques de gestion, ainsi que réviser les normes existantes et/ou adopter de nouvelles normes de qualité de l'eau pour les rendre pertinentes à l'acidification des océans.
4. Étudier l'élevage sélectif pour la tolérance à l'acidification des océans chez les coquillages et autres espèces marines vulnérables.
5. Identifier, surveiller et gérer les eaux marines et les espèces dans des refuges potentiels contre l'acidification des océans afin qu'elles puissent subir des stress simultanés.
6. Comprendre l'association entre les variables de la chimie de l'eau et la production et la survie des mollusques en écloserie et en milieu naturel, en favorisant les collaborations entre scientifiques, gestionnaires et conchyliculteurs. De plus, établissez une capacité d'alerte et d'intervention d'urgence lorsque la surveillance indique un pic d'eau à faible pH qui menace l'habitat sensible ou les opérations de l'industrie des mollusques et crustacés.
7. Restaurer les herbiers marins, les mangroves, l'herbe des marais, etc. qui absorberont et fixeront le carbone dissous dans les eaux marines et empêcheront (ou ralentiront) localement les changements du pH de ces eaux marines
8. Sensibiliser le public au problème de l'acidification des océans et à ses conséquences sur les écosystèmes marins, l'économie et les cultures

La bonne nouvelle est que des progrès sont réalisés sur tous ces fronts. À l'échelle mondiale, des dizaines de milliers de personnes travaillent à réduire les émissions de gaz à effet de serre (dont le CO2) aux niveaux international, national et local (élément 1). Et, aux États-Unis, le point 8 est le principal objectif d'une coalition d'ONG coordonnée par nos amis d'Ocean Conservancy. Pour l'item 7, les hôtes TOF nos propres efforts pour restaurer les herbiers marins endommagés. Mais, dans un développement passionnant pour les points 2 à 7, nous travaillons avec des décideurs clés dans quatre États côtiers pour développer, partager et introduire une législation conçue pour lutter contre l'OA. Les effets existants de l'acidification des océans sur les coquillages et autres formes de vie marine dans les eaux côtières de l'État de Washington et de l'Oregon ont inspiré l'action de plusieurs façons.

Tous les intervenants à la conférence ont clairement indiqué que davantage d'informations sont nécessaires, en particulier sur les endroits où le pH change rapidement, sur les espèces qui pourront prospérer, survivre ou s'adapter, et sur les stratégies locales et régionales qui fonctionnent. Dans le même temps, la leçon à retenir était que même si nous ne savons pas tout ce que nous voulons savoir sur l'acidification des océans, nous pouvons et devons prendre des mesures pour atténuer ses effets. Nous continuerons à travailler avec nos donateurs, conseillers et autres membres de la communauté TOF pour soutenir les solutions.