Alors que les niveaux d'oxygène dans les océans baissent, les poissons font face à un avenir incertain

Jul 06, 2023

Au large des côtes du sud-est de la Chine, une espèce de poisson en particulier est en plein essor : le canard de Bombay au nom étrange, un poisson long et mince avec une mâchoire béante distinctive et une texture semblable à de la gelée. Lorsque les navires de recherche chalutent le fond marin au large de cette côte, ils attrapent désormais plus de 440 lb (200 kg) de poisson gélatineux par heure – une augmentation de plus de dix fois par rapport à il y a dix ans. "C'est monstrueux", déclare Daniel Pauly, chercheur halieutique à l'Université de la Colombie-Britannique, à propos de l'explosion des chiffres.

La raison de cette invasion massive, dit Pauly, est le niveau d'oxygène extrêmement bas dans ces eaux polluées. Les espèces de poissons qui ne peuvent pas faire face à moins d'oxygène ont fui, tandis que le canard de Bombay, qui fait partie d'un petit sous-ensemble d'espèces physiologiquement mieux à même de faire face à moins d'oxygène, s'est installé.

Le boom fait des heureux, car le canard de Bombay est parfaitement comestible. Mais cet afflux donne un aperçu d'un avenir sombre pour la Chine et pour la planète dans son ensemble. À mesure que l'atmosphère se réchauffe, les océans du monde entier sont de plus en plus privés d'oxygène, forçant de nombreuses espèces à migrer de leurs habitats habituels. Les chercheurs s'attendent à ce que de nombreux endroits connaissent un déclin de la diversité des espèces, se retrouvant avec seulement les quelques espèces capables de faire face aux conditions les plus difficiles. Le manque de diversité des écosystèmes signifie un manque de résilience. "La désoxygénation est un gros problème", résume Pauly.

Notre futur océan - plus chaud et privé d'oxygène - contiendra non seulement moins d'espèces de poissons, mais aussi des poissons plus petits et rabougris et, pour ajouter l'insulte à l'injure, plus de bactéries productrices de gaz à effet de serre, selon les scientifiques. Les tropiques se videront à mesure que les poissons se déplaceront vers des eaux plus oxygénées, dit Pauly, et les poissons spécialisés qui vivent déjà aux pôles seront menacés d'extinction.

Les poissons des eaux plus chaudes ont un métabolisme plus élevé et ont besoin de plus d'oxygène (Crédit : Getty Images)

Les chercheurs se plaignent que le problème de l'oxygène ne reçoit pas l'attention qu'il mérite, l'acidification et le réchauffement des océans faisant la une des journaux et des recherches universitaires. En avril dernier, par exemple, les gros titres ont crié que les eaux de surface mondiales étaient plus chaudes qu'elles ne l'ont jamais été - une moyenne étonnamment douce de 21 ° C (70 ° F). Ce n'est évidemment pas bon pour la vie marine. Mais lorsque les chercheurs prennent le temps de comparer les trois effets - réchauffement, acidification et désoxygénation - les impacts d'un faible taux d'oxygène sont les pires.

"Ce n'est pas si surprenant", déclare Wilco Verberk, écophysiologiste à l'Université Radboud aux Pays-Bas. "Si vous manquez d'oxygène, les autres problèmes sont sans conséquence." Les poissons, comme les autres animaux, ont besoin de respirer.

Les niveaux d'oxygène dans les océans du monde ont déjà chuté de plus de 2 % entre 1960 et 2010, et on s'attend à ce qu'ils baissent jusqu'à 7 % en dessous du niveau de 1960 au cours du siècle prochain. Certaines zones sont pires que d'autres – le sommet du Pacifique nord-est a perdu plus de 15 % de son oxygène. Selon le rapport spécial 2019 du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) sur les océans, de 1970 à 2010, le volume des "zones à minimum d'oxygène" dans les océans mondiaux - où les gros poissons ne peuvent pas prospérer, mais les méduses le peuvent - a augmenté entre les deux. 3% et 8%.

La baisse d'oxygène est entraînée par quelques facteurs. Premièrement, les lois de la physique stipulent que l'eau plus chaude peut contenir moins de gaz dissous que l'eau plus froide (c'est pourquoi un soda chaud est moins pétillant qu'un froid). À mesure que notre monde se réchauffe, les eaux de surface de nos océans perdent de l'oxygène, en plus d'autres gaz dissous. Ce simple effet de solubilité représente environ la moitié de la perte d'oxygène observée jusqu'à présent dans les 1 000 m supérieurs (3 3300 pieds) de l'océan.

Plus en profondeur, les niveaux d'oxygène sont largement régis par les courants qui mélangent les eaux de surface vers le bas, et cela aussi est affecté par le changement climatique. La fonte des glaces ajoute de l'eau fraîche et moins dense qui résiste au mélange vers le bas dans les régions clés, et le taux élevé de réchauffement atmosphérique aux pôles, par rapport à l'équateur, atténue également les vents qui entraînent les courants océaniques.

Enfin, les bactéries vivant dans l'eau, qui se nourrissent de phytoplancton et d'autres saletés organiques lorsqu'elles tombent sur le fond marin, consomment de l'oxygène. Cet effet peut être massif le long des côtes, où le ruissellement des engrais alimente les proliférations d'algues, qui à leur tour nourrissent les bactéries consommatrices d'oxygène. Cela crée de plus en plus de "zones mortes", dont la tristement célèbre dans le golfe du Mexique.

Les chercheurs ont même suggéré que l'augmentation de la pollution par les microplastiques pourrait aggraver le problème de faible teneur en oxygène. Cette théorie prédit que si le zooplancton se remplit de microplastiques au lieu de phytoplancton – leur proie habituelle – ce dernier proliférera, nourrissant à nouveau toutes ces bactéries gobeuses d'oxygène sur leur chemin vers le fond marin.

À mesure que les niveaux d'oxygène baissent, les méduses devraient augmenter en nombre, selon les scientifiques (Crédit : Getty Images)

Le Global Ocean Oxygen Network - un groupe scientifique créé dans le cadre de la Décennie des Nations Unies pour les sciences océaniques au service du développement durable, 2021-2030 - rapporte que depuis les années 1960, la zone d'eau à faible teneur en oxygène en haute mer a augmenté de 1,7 millions de miles carrés (4,14 millions de km carrés). C'est un peu plus de la moitié de la superficie du Canada. D'ici 2080, selon une étude de 2021, plus de 70% des océans mondiaux connaîtront une désoxygénation notable.

En 2018, des centaines de chercheurs préoccupés par la perte d'oxygène ont signé la Déclaration de Kiel pour appeler d'urgence à une plus grande prise de conscience du problème, parallèlement à des travaux visant à limiter la pollution et le réchauffement. Les chercheurs sont actuellement en train d'établir une base de données et un ATlas mondiaux sur l'oxygène des océans (GO2DAT) pour consolider et cartographier toutes les données.

Andrew Babbin, biogéochimiste au MIT et membre du comité directeur de GO2DAT, a cartographié en 2021 d'immenses zones d'oxygène extrêmement faible dans le Pacifique. "C'est certainement préoccupant", déclare Babbin, qui espère répéter l'exercice de cartographie dans une dizaine d'années pour voir comment les choses changent. Un problème, note-t-il, est que les conditions de faible teneur en oxygène ont tendance à héberger une classe de bactéries anoxiques qui produisent du méthane ou de l'oxyde nitreux - de puissants gaz à effet de serre.

La modélisation des impacts nets des trois facteurs - solubilité, mélange et microbiologie - s'est avérée délicate. "N'importe lequel d'entre eux est difficile", dit Babbin. "Et puis vous les mettez tous ensemble, et il est extrêmement difficile de faire des prédictions." Sous les tropiques, par exemple, un modèle suggère qu'un équilibre changeant des facteurs biologiques qui appauvrissent l'oxygène, par rapport au mélange océanique qui fournit de l'oxygène, fera baisser les niveaux d'oxygène jusqu'en 2150 environ, mais les augmentera ensuite - une source de bonnes nouvelles potentielles pour les poissons tropicaux. . Dans l'ensemble, cependant, les modèles climatiques semblent avoir sous-estimé les changements dans les niveaux d'oxygène, qui ont chuté plus rapidement que prévu.

Les impacts sur la vie marine vont être compliqués – et pas bons.

En général, un poisson chaud a un métabolisme plus élevé et a besoin de plus d'oxygène. La truite, par exemple, a besoin de cinq à six fois plus d'oxygène dissous lorsque les eaux sont douces à 24 °C (75 °F) que lorsqu'elles sont froides à 5 °C (41 °F). Ainsi, à mesure que les eaux se réchauffent et que l'oxygène s'infiltre, de nombreuses créatures marines subissent un double coup. "Les poissons ont besoin de beaucoup d'oxygène, en particulier les gros que nous aimons manger", explique Babbin.

À l'heure actuelle, il y a environ 6 milligrammes d'oxygène par litre d'eau de mer sous les tropiques et 11 milligrammes par litre aux pôles les plus froids. Si les niveaux chutent en dessous de 2 milligrammes par litre (une réduction de 60% à 80%), comme c'est souvent le cas dans certaines zones, l'eau est officiellement hypoxique - trop pauvre en oxygène pour soutenir de nombreuses espèces. Mais des gouttes plus subtiles peuvent aussi avoir un impact important. Les poissons dépensent déjà des dizaines de fois plus d'énergie pour respirer que les humains, note Pauly, car ils doivent pomper le maigre oxygène de l'eau visqueuse.

Les effets d'un manque d'oxygène sont bien connus des alpinistes, qui souffrent de maux de tête et d'une confusion potentiellement mortelle à haute altitude. Les poissons essaient souvent de nager loin des eaux à faible teneur en oxygène, mais s'ils ne peuvent pas s'échapper, ils deviennent lents. Les faibles niveaux d'oxygène affectent presque tout, y compris la croissance, la reproduction, les niveaux d'activité et la survie pure et simple des poissons. Une multitude de changements génétiques et métaboliques peuvent aider les poissons à conserver leur énergie, mais seulement dans certaines limites. En général, les gros poissons sont plus touchés simplement parce que leur rapport volume corporel/branchies est plus grand, ce qui rend plus difficile l'alimentation de leurs cellules en oxygène.. La surpêche a déjà eu pour effet de diminuer le nombre de gros poissons dans l'océan ; la désoxygénation semble prête à exacerber cet effet, dit Verberk.

Les effets chroniques à long terme d'une légère diminution des niveaux d'oxygène sont plus difficiles à évaluer que les effets à court terme de l'hypoxie, dit Verberk, et les chercheurs ont appelé de toute urgence à davantage de recherches sur le sujet. "Pour l'hypoxie légère à plus long terme, il n'y a pas beaucoup d'études, mais il est probable que cela ait un impact assez fort", dit-il. "Si vous avez continuellement 7% d'énergie en moins [à partir de 7% d'oxygène en moins], cela va s'accumuler jusqu'à un déficit assez important."

Les poissons plus gros comme le thon peuvent être plus affectés par la baisse des niveaux d'oxygène (Crédit : Getty Images)

Les poissons se déplacent déjà pour trouver plus d'oxygène. Ceux qui vivent dans des eaux plus profondes peuvent descendre vers des eaux plus froides et donc plus oxygénées, tandis que les poissons vivant dans les quelques centaines de mètres supérieurs de la colonne d'eau, comme les sébastes côtiers, peuvent se déplacer vers la surface pour reprendre leur souffle. Dans une étude sur les poissons de récif californiens de 1995 à 2009, 23 espèces ont remonté en moyenne de 8,7 m (28,7 pieds) par décennie vers la surface à mesure que les niveaux d'oxygène diminuaient. Dans l'Atlantique tropical du nord-est, les thons ont été entraînés dans une couche d'eau plus étroite par le déclin de l'oxygène ; dans l'ensemble, ils ont perdu 15% de leur habitat disponible de 1960 à 2010.

Alors que le réchauffement et la désoxygénation vont souvent de pair, les deux effets ne sont pas complètement égalés partout, tout le temps, dit Verberk. Le résultat est un patchwork de zones trop chaudes ou trop pauvres en oxygène pour que divers poissons puissent prospérer, conduisant à un méli-mélo de différentes voies d'évacuation. Les chercheurs tentent actuellement de cartographier les effets anticipés pour différentes espèces, en étudiant comment la température et l'oxygène pourraient restreindre leurs futurs habitats et comment ces aires de répartition se chevaucheront.

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Une fois dans des eaux où ils peuvent respirer, les poissons devront alors voir quelle nourriture ils peuvent trouver – et quels prédateurs ils doivent éviter. "Le manque d'oxygène va être un déclencheur pour se déplacer vers d'autres endroits, mais ces autres endroits ne sont pas vides", explique Verberk. "Ils rencontreront d'autres animaux qui y vivent. Cela va changer les interactions compétitives entre les espèces." Les crabes, dit Pauly, marchent actuellement sur l'Antarctique alors que ces eaux se réchauffent et se régaleront de mollusques non protégés. « Il y aura une destruction massive », dit-il.

Au cours du siècle dernier, dit Pauly, la plus grande pression sur la vie marine a été la surpêche, qui a provoqué une énorme baisse du nombre de poissons. Cela pourrait changer. Si nous maîtrisons la surpêche, poursuit-il, les pressions liées au climat poseront le plus gros problème pour la vie marine dans les décennies à venir. Un article de 2021 a montré que les océans sont déjà engagés dans une perte d'oxygène quatre fois plus importante, même si les émissions de CO2 s'arrêtent immédiatement.

Si vous tracez les tendances du réchauffement et de la perte d'oxygène, le point final cataclysmique pour l'océan dans des milliers d'années serait "une soupe dans laquelle vous ne pouvez pas vivre", dit Pauly. L'océan a déjà des zones hypoxiques sporadiques, dit-il, "mais vous pouvez imaginer que toutes les zones mortes du monde fusionnent en une seule, et c'est la fin de la chose." Si nous ne maîtrisons pas les émissions de gaz à effet de serre, dit-il, "nous devons nous attendre à ce que cela se produise".

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Cet article a été initialement publié parYale e360, et est republié avec permission - lire l'histoire originaleici.

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