Le dérèglement climatique va bouleverser l'organisation globale actuelle des espèces vivant dans l’océan. Photo AFP

Pour les chercheurs, le réchauffement climatique est une réalité qui ne fait pas débat. Avec notamment des conséquences importantes sur les écosystèmes des océans. En revanche, difficile pour eux d'en prédire avec confiance les effets attendus sur la biodiversité marine. Le suivi scientifique actuel des systèmes biologiques marins ne couvre en effet qu’une infime fraction de l'immensité des océans.

Pour parvenir à calculer les effets du dérèglement climatique, une équipe internationale, conduite par le CNRS et impliquant en France des chercheurs de Sorbonne Université, a utilisé un nouveau modèle numérique. Les résultats de leur étude, pilotée par Grégory Beaugrand et publiée ce 25 février 2019, dans la revue Nature Climate Change, montrent une accélération des altérations biologiques avec des conséquences pour l’exploitation des ressources halieutiques marines, pêche et aquaculture, et donc à terme pour les économies des sociétés humaines.

Variabilité naturelle du climat

De tout temps, précisent les chercheurs, les systèmes biologiques marins ont subi des altérations plus ou moins importantes causées par la variabilité naturelle du climat. Des changements biologiques rapides, qualifiés de « surprises climatiques », ont également été détectés dans de nombreuses régions océaniques. Pour comprendre ces fluctuations biologiques, qu’elles soient brutales et inattendues ou à plus long terme, des chercheurs (1) du CNRS, de Sorbonne Université et d’instituts européens, américains et japonais ont développé une approche originale, basée sur la théorie de l’organisation de la biodiversité METAL (2).

Exemple d’application du modèle numérique créé par les chercheurs pour les périodes 2005-2009 (haut) et 2010-2014 (bas).

La couleur rouge reflète des changements biologiques substantiels ; la couleur jaune indique des changements mineurs.

L’absence de couleur indique l’absence de changements biologiques.

© Grégory Beaugrand

Pour élaborer ce modèle numérique, les scientifiques ont créé un grand nombre d’espèces animales théoriques, présentant une large gamme de réponses aux fluctuations naturelles des températures. Les espèces fictives, qui résistent aux fluctuations thermiques, s’assemblent ensuite en pseudo-communautés et colonisent progressivement toutes les régions océaniques.

Les programmes d’observation de la biodiversité marine couvrent une faible superficie des océans et prennent bien souvent place dans des régions proches des côtes. Ce nouveau modèle, basé sur la théorie METAL, offre une couverture spatiale globale et permet d’identifier rapidement les changements biologiques majeurs qui pourraient affecter fortement la biodiversité marine et les services écosystémiques associés, tels que la pêche, l‘aquaculture ou le cycle du carbone.

14 régions océaniques 

D’abord testé sur 14 régions océaniques, ce modèle a reproduit les changements biologiques observés sur le terrain depuis les années 1960. Appliqué ensuite à l’ensemble des océans, il a permis aux chercheurs de quantifier la force et l’étendue spatiale de ces changements biologiques.

Augmentation sans précédent des « surprises climatiques »

Les scientifiques ont ainsi mis en évidence une augmentation récente et sans précédent des « surprises climatiques », probablement à attribuer au phénomène El Niño, aux anomalies thermiques de l’Atlantique et du Pacifique (3), appelées « blobs  », et au réchauffement de l’Arctique.

Dans la plupart des cas, le modèle prédit un événement un an avant qu’il ne se produise, permettant d’identifier les régions de biodiversité « à risque », mais actuellement non couvertes par les programmes d’observation sur le terrain. Alors que la biodiversité marine actuelle permet l’exploitation annuelle de 80 millions de tonnes de poissons et d’invertébrés marins, les changements de biodiversité mis en avant par ce nouveau modèle numérique se traduiront par une réorganisation globale des espèces et des communautés dans l’océan.

Cette réorganisation de la biodiversité marine sera-t-elle bénéfique ou dommageable pour l’homme ? Pour les chercheurs, c'est une autre histoire. 

Cathy Lafon

(1) Au Laboratoire d’océanologie et de géosciences (CNRS/Université de Lille/Université littorale Côte d’Opale), au laboratoire Biologie des organismes et écosystèmes aquatiques (CNRS/MNHN/IRD/Sorbonne Université/Université de Caen/Université des Antilles) et au Laboratoire d’océanographie de Villefranche (CNRS/Sorbonne Université).

(2) METAL : Macro Ecological Theory on the Arrangement of Life. Voir le livre Beaugrand, G. Marine biodiversity, climatic variability and global change, (Routledge, 2015°;

(3) Appelées « blobs », ces anomalies consistent en une vaste étendue d’eau anormalement chaude dans le Pacifique et anormalement froide dans l’Atlantique.

►A LIRE

• L'étude publiée par Nature Climate Chage, Prediction of unprecedented biological shifts in the global ocean  : cliquer ICI

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• Les articles de Ma Planète sur le réchauffement climatique : cliquer ICI