Vulnérabilité des espèces marines à l'acidification des océans (AO) et au réchauffement des océans (RO) : un aperçu complet

Introduction
L’acidification des océans (AO) et le réchauffement des océans (RO) sont deux facteurs de stress interdépendants qui remodèlent les écosystèmes marins. L’AO réduit la disponibilité des ions carbonate nécessaires aux organismes calcifiants pour la formation de leurs coquilles et squelettes, tandis que le RO modifie le métabolisme, la distribution, la phénologie et la structure des communautés marines. Ensemble, ces facteurs de stress peuvent amplifier leurs effets respectifs, menaçant la biodiversité, les services écosystémiques et les moyens de subsistance liés à la santé des océans. Cet article examine un large éventail de taxons marins afin d’identifier les espèces et les groupes les plus vulnérables à l’AO et au RO, les mécanismes à l’origine de cette vulnérabilité et les incertitudes qui limitent notre compréhension. En synthétisant les données scientifiques actuelles, la discussion met en lumière des tendances bien établies ainsi que des domaines où des recherches supplémentaires sont nécessaires pour éclairer les politiques de conservation.

Table des matières

• Vulnérabilité des calcifiants
• Vulnérabilité des espèces dépendantes de la pêche
• Vulnérabilité des communautés récifales coralliennes
• Organismes planctoniques et production primaire
• Espèces pélagiques mobiles et migration
• Faune benthique et sédimentaire
• Ingénieurs d'écosystèmes et créateurs d'habitats
• Mollusques soumis à une double contrainte
• Échinodermes dans les eaux acidifiées
• Crustacés et consommateurs de coquillages
• Sensibilités comportementales et physiologiques
• Points chauds régionaux et gradients climatiques
• Implications socio-économiques et réponses adaptatives
• Lacunes dans les connaissances et besoins en matière de recherche

Vulnérabilité des calcifiants
Les organismes calcifiants, tels que les coraux, les mollusques (huîtres, palourdes, moules) et certains échinodermes, figurent parmi les plus vulnérables à l'acidification des océans (AO) en raison de l'interférence chimique directe avec la formation du carbonate de calcium. Le degré de saturation de l'aragonite et de la calcite diminue à mesure que le CO₂ se dissout dans l'eau de mer, rendant la production de coquilles et de squelettes plus coûteuse en énergie, voire impossible dans certaines conditions. L'AO peut également éroder les coquilles existantes par dissolution accrue, réduire les taux de croissance et fragiliser le squelette. Dans de nombreuses régions, les stades juvéniles sont particulièrement sensibles, ce qui peut modifier les schémas de recrutement et la viabilité à long terme des populations. Outre les problèmes de calcification directs, l'AO peut interagir avec le stress thermique et exacerber la mortalité, la sensibilité aux maladies et les problèmes de reproduction. Le réchauffement des océans aggrave ces risques en modifiant la dispersion larvaire, les signaux de fixation et la disponibilité des habitats, ce qui peut accélérer les inadéquations entre les stades de vie et les habitats disponibles.

Vulnérabilité des espèces dépendantes de la pêche
Un large éventail d'espèces ciblées par la pêche – notamment les mollusques, les poissons à coquille calcifiée et les crustacés – est confronté à un risque accru en raison de l'acidification des océans et de la montée des eaux. Chez les bivalves et les gastéropodes, la fragilisation de la coquille peut réduire leur survie face à la prédation et aux fluctuations environnementales, impactant ainsi les rendements de pêche. Les poissons pélagiques et démersaux peuvent subir des modifications de leur taux de croissance et de leur métabolisme, ainsi qu'un décalage entre leurs périodes de frai et la disponibilité des proies. Chez certaines espèces, le réchauffement climatique favorise le déplacement de leur aire de répartition vers des eaux plus froides, entraînant des répercussions économiques et culturelles pour les communautés côtières dépendantes des zones de pêche traditionnelles. L'interaction potentielle entre l'acidification des océans et la montée des eaux, la surpêche, la dégradation des habitats et la pollution, constitue une préoccupation majeure, car elle risque d'aggraver les limites de résilience et d'accroître le risque de déclin des stocks.

Vulnérabilité des communautés récifales coralliennes
Les écosystèmes coralliens illustrent parfaitement leur vulnérabilité à l'acidification des océans (AO) et au réchauffement des océans (RO) en raison de leur dépendance à un squelette de carbonate de calcium et de leur sensibilité aux anomalies de température. Le réchauffement des océans provoque le blanchissement des coraux en induisant un stress qui entraîne l'expulsion des algues symbiotiques (zooxanthelles), réduisant ainsi leurs ressources énergétiques et augmentant la mortalité lors des vagues de chaleur. L'AO fragilise le squelette et la croissance des coraux, réduisant la complexité structurelle qui permet le maintien d'une faune trophique diversifiée (poissons et invertébrés). L'ensemble de ces facteurs de stress menace l'accrétion récifale, la régénération après des perturbations et la fourniture de services essentiels tels que la protection côtière, la pêche et le tourisme. Ces effets en cascade se propagent à travers les interactions trophiques, modifiant la dynamique prédateur-proie, la compétition et la disponibilité de l'habitat pour les espèces dépendantes.

Organismes planctoniques et production primaire
Le phytoplancton et le zooplancton sont essentiels aux réseaux trophiques marins et aux cycles biogéochimiques. L'acidification des océans (AO) peut altérer la photosynthèse et la calcification chez certains groupes de phytoplancton, entraînant potentiellement des modifications de la composition et de la productivité des espèces. Le plancton calcifiant, comme les coccolithophores, les ciliés à structures calcaires et certains foraminifères, peut subir une réduction de la calcification et des changements dans la structure de sa communauté. Ces changements peuvent se répercuter sur les niveaux trophiques supérieurs, affectant les herbivores et les prédateurs qui dépendent des voies métaboliques du plancton. À l'inverse, certains phytoplanctons non calcifiants peuvent prospérer en conditions d'AO et d'érosion océanique, modifiant potentiellement le cycle du carbone et la productivité des écosystèmes. Ces effets dépendent du contexte et varient selon les apports nutritifs, la luminosité et la température, ce qui rend les prédictions complexes.

Espèces pélagiques mobiles et migration
Les espèces à forte mobilité, comme les thons, les espadons et les requins pélagiques, peuvent réagir à l'acidification des océans en modifiant leur répartition géographique afin de privilégier les niches thermiques optimales. Bien que la mobilité offre une protection contre les effets locaux de l'acidification des océans, cette dernière peut néanmoins influencer la distribution des proies, le calendrier migratoire et le coût énergétique des déplacements. Certaines espèces pélagiques pourraient être confrontées à des décalages entre la disponibilité des proies et les variations de la production primaire selon les régions ou les saisons. De plus, l'acidification des océans peut affecter le développement et la performance des larves et des juvéniles chez les espèces à cycle de vie complexe, influençant ainsi le succès du recrutement et l'évolution des populations.

Faune benthique et sédimentaire
Les organismes benthiques tels que les polychètes, les bivalves, les ophiures et certains crustacés subissent directement l'acidification des océans à l'interface eau-sédiment. La chimie des sédiments et les conditions d'oxygénation modulent les impacts de l'acidification des océans ; certaines espèces tolèrent mieux un pH plus bas que d'autres, tandis que d'autres présentent une croissance réduite, une reproduction altérée ou une mortalité accrue. L'augmentation des températures peut intensifier les besoins métaboliques et les réponses au stress. Les communautés benthiques influencent également les processus biogéochimiques, notamment le cycle des nutriments et le stockage du carbone, ce qui signifie que leur déclin peut modifier le fonctionnement des écosystèmes et la structure de l'habitat pour d'autres organismes.

Ingénieurs d'écosystèmes et créateurs d'habitats
Les organismes qui créent ou modifient les habitats — tels que les coraux, les laminaires, les herbiers marins et certains bivalves — sont essentiels au maintien de la biodiversité et des services écosystémiques. L’acidification des océans et l’érosion océanique menacent l’intégrité et la pérennité de ces habitats en fragilisant leurs structures, en modifiant les taux de croissance et en perturbant les interactions entre les espèces au sein des communautés qui dépendent de ces organismes ingénieurs. La disparition ou la dégradation de ces organismes réduit les refuges, les zones de nurserie et les aires d’alimentation pour une multitude d’espèces, accentuant ainsi la vulnérabilité de l’écosystème.

Mollusques soumis à une double contrainte
Les mollusques tels que les huîtres, les palourdes, les pétoncles et les moules sont directement confrontés à des problèmes de formation de coquille liés à l'acidification des océans, ce qui peut réduire leur survie, leur croissance et leurs capacités de filtration. Conjuguée à l'érosion océanique, cette situation entraîne une augmentation des coûts métaboliques, un retard de développement larvaire et une possible modification de la dynamique des maladies. Cette combinaison est particulièrement préoccupante pour l'aquaculture et les populations naturelles qui dépendent de l'intégrité de leur coquille pour leur protection et la stabilité structurelle des récifs et des herbiers.

Échinodermes dans les eaux acidifiées
Les échinodermes — oursins, étoiles de mer et ophiures — dépendent de leur endosquelette calcaire, fragilisé par l'acidification des océans. Cette dernière peut affaiblir les structures squelettiques et affecter le développement larvaire, la fixation et la survie des juvéniles. Si certains échinodermes font preuve de résilience dans certains contextes, le déclin d'espèces clés, essentielles à la structure des communautés et aux interactions prédateur-proie, est globalement préoccupant, notamment dans les zones fortement acidifiées.

Crustacés et consommateurs de coquillages
Les crustacés tels que les crabes, les homards et les crevettes subissent des perturbations liées à l'acidification des océans (AO) au niveau de la calcification de leur exosquelette et de la mue. Si certains crustacés peuvent présenter une tolérance à l'AO à certains stades de leur vie, d'autres subissent un ralentissement de leur croissance, un retard de la mue et une vulnérabilité accrue à la prédation en raison d'une carapace plus fine ou plus fragile. L'AO peut modifier l'utilisation de l'habitat et la disponibilité des proies, affectant ainsi le bilan énergétique et le succès reproductif. L'interaction de l'AO avec des facteurs de stress courants comme l'hypoxie et la pollution contribue également à façonner les profils de vulnérabilité.

Sensibilités comportementales et physiologiques
Au-delà des défis structurels, l'acidification des océans (AO) et l'érosion des sols (OS) influencent le comportement, la perception sensorielle et la physiologie de diverses espèces. Les modifications des signaux chimiosensoriels peuvent affecter la recherche de nourriture, l'orientation et l'évitement des prédateurs. Les variations du métabolisme, les perturbations de l'équilibre acido-basique et les réponses au stress peuvent influencer la croissance, la reproduction et la survie. Ces effets sublétaux peuvent avoir des conséquences à l'échelle de la population, notamment lorsqu'ils altèrent des traits essentiels du cycle de vie ou perturbent les signaux environnementaux utilisés pour la sélection de l'habitat et la reproduction.

Points chauds régionaux et gradients climatiques
La vulnérabilité n'est pas uniforme à l'échelle mondiale. Les régions présentant une saturation en carbonate naturellement plus faible, un apport d'eau douce important ou des flux de CO₂ intenses – comme les régions polaires et les zones de remontée d'eau – ont tendance à subir des impacts plus marqués de l'acidification des océans. Les récifs coralliens situés dans des eaux peu profondes et bien éclairées peuvent connaître une diminution rapide de leur calcification sous l'effet de l'acidification des océans, tandis que les écosystèmes polaires et subpolaires sont confrontés à des changements simultanés de température et de banquise. Les zones de remontée d'eau peuvent apporter des eaux riches en CO₂ et à faible pH, exacerbant ainsi le stress sur les communautés locales. L'interaction avec les facteurs de stress locaux (pollution, surpêche, destruction des habitats) détermine la vulnérabilité nette et la capacité d'adaptation des espèces et des écosystèmes.

Implications socio-économiques et réponses adaptatives
La vulnérabilité des espèces marines à l'acidification des océans et à la montée des eaux a des conséquences directes et indirectes sur les communautés humaines. Les rendements de la pêche, la productivité de l'aquaculture, le tourisme et la protection côtière dépendent d'écosystèmes résilients. Les mesures d'adaptation comprennent des programmes de reproduction assistée et de sélection pour les espèces aquacoles, la restauration des habitats dégradés, la réduction des facteurs de stress locaux et le développement d'une gestion des pêches adaptée au climat. Les approches intégrées, combinant l'atténuation des émissions de CO₂ à la planification de l'adaptation et de la conservation, offrent les meilleures chances de limiter les impacts négatifs. La sensibilisation du public, les cadres politiques et la collaboration internationale sont essentiels pour harmoniser les connaissances scientifiques et la gouvernance pratique.