Alors que les émissions de gaz à effet de serre continuent de réchauffer les océans du monde, la biodiversité marine pourrait être sur le point de chuter au cours des prochains siècles à des niveaux jamais vus depuis l’extinction des dinosaures, selon une étude récente dans le journal Science par des chercheurs de l’Université de Princeton.
Les auteurs de l’article ont modélisé la biodiversité marine future selon différents scénarios climatiques projetés. Ils ont constaté que si les émissions ne sont pas réduites, les pertes d’espèces dues au réchauffement et à l’épuisement de l’oxygène pourraient à elles seules refléter l’impact substantiel que les humains ont déjà sur la biodiversité marine d’ici 2100 environ. Les eaux tropicales connaîtraient la plus grande perte de biodiversité, tandis que les espèces polaires sont au plus grand risque d’extinction, ont rapporté les auteurs.
« Des réductions agressives et rapides des émissions de gaz à effet de serre sont essentielles pour éviter une extinction massive majeure des espèces océaniques », a déclaré l’auteur principal Curtis Deutsch, professeur de géosciences et du High Meadows Environmental Institute à Princeton.
L’étude a toutefois révélé que l’inversion des émissions de gaz à effet de serre pourrait réduire le risque d’extinction de plus de 70 %. « La doublure argentée est que l’avenir n’est pas écrit dans la pierre », a déclaré le premier auteur Justin Penn, associé de recherche postdoctoral au Département des géosciences. « L’ampleur de l’extinction que nous avons trouvée dépend fortement de la quantité de dioxyde de carbone [CO2] nous émettons en avançant. Il reste encore suffisamment de temps pour modifier la trajectoire des émissions de CO2 et empêcher l’ampleur du réchauffement qui entraînerait cette extinction massive. »
Deutsch et Penn, qui ont lancé l’étude alors qu’ils étaient tous deux à l’Université de Washington, ont combiné les données physiologiques existantes sur les espèces marines avec des modèles de changement climatique pour prédire comment les changements dans les conditions de l’habitat affecteront la survie des animaux marins dans le monde au cours des prochaines années. des siècles. Les chercheurs ont comparé leur modèle à l’ampleur des extinctions de masse passées capturées dans les archives fossiles, en s’appuyant sur leurs travaux antérieurs qui reliaient le schéma géographique de l’extinction de la fin du Permien il y a plus de 250 millions d’années – l’événement d’extinction le plus meurtrier de la Terre – aux facteurs sous-jacents, à savoir le réchauffement climatique et la perte d’oxygène des océans.
Les chercheurs ont découvert que leur modèle projetant la future biodiversité marine, les archives fossiles de l’extinction de la fin du Permien et, en fait, la répartition des espèces que nous voyons maintenant suivent un schéma similaire – à mesure que la température de l’océan augmente et que la disponibilité de l’oxygène diminue, il y a une diminution prononcée. dans l’abondance de la vie marine.
La température de l’eau et la disponibilité de l’oxygène sont deux facteurs clés qui changeront à mesure que le climat se réchauffera en raison de l’activité humaine. L’eau plus chaude est elle-même un facteur de risque pour les espèces adaptées aux climats plus frais. L’eau chaude contient également moins d’oxygène que l’eau plus froide, ce qui entraîne une circulation océanique plus lente qui réduit l’apport d’oxygène en profondeur. Paradoxalement, les taux métaboliques des espèces augmentent avec la température de l’eau, de sorte que la demande en oxygène augmente à mesure que l’offre diminue. « Une fois que l’approvisionnement en oxygène est inférieur à ce dont les espèces ont besoin, nous nous attendons à voir des pertes substantielles d’espèces », a déclaré Penn.
Les animaux marins ont des mécanismes physiologiques qui leur permettent de faire face aux changements environnementaux, mais seulement jusqu’à un certain point. Les chercheurs ont découvert que les espèces polaires sont plus susceptibles de disparaître à l’échelle mondiale si le réchauffement climatique se produit, car elles n’auront pas d’habitats appropriés vers lesquels se déplacer. Les espèces marines tropicales s’en tireront probablement mieux parce qu’elles ont des caractéristiques qui leur permettent de faire face aux eaux chaudes et à faible teneur en oxygène des tropiques. À mesure que les eaux au nord et au sud des tropiques se réchauffent, ces espèces peuvent être en mesure de migrer vers des habitats nouvellement adaptés. L’océan équatorial, cependant, est déjà si chaud et pauvre en oxygène que de nouvelles augmentations de température – et une diminution concomitante de l’oxygène – pourraient le rendre localement inhabitable pour de nombreuses espèces.
Les chercheurs rapportent que le modèle d’extinction projeté par leur modèle – avec une plus grande extinction globale des espèces aux pôles par rapport aux tropiques – reflète le modèle des extinctions de masse passées. Une étude Deutsch et Penn publiée dans Science en 2018 a montré que l’augmentation de la demande métabolique en oxygène en fonction de la température – associée à une diminution de la disponibilité en oxygène causée par les éruptions volcaniques – peut expliquer les schémas géographiques de la perte d’espèces lors de l’extinction de la fin du Permien, qui a tué 81% des espèces marines.
Le nouveau document a utilisé un modèle similaire pour montrer que le réchauffement anthropique pourrait entraîner des extinctions du même mécanisme physiologique à une échelle comparable si le réchauffement devient suffisamment important, a déclaré Penn. « Le modèle de latitude dans les archives fossiles révèle les empreintes digitales de l’extinction prévue due aux changements de température et d’oxygène », a-t-il déclaré.
Le modèle aide également à résoudre un casse-tête permanent dans le schéma géographique de la biodiversité marine. La biodiversité marine augmente régulièrement des pôles vers les tropiques, mais diminue à l’équateur. Ce plongeon équatorial a longtemps été un mystère – les chercheurs ne sont pas sûrs de ce qui le cause et certains se sont même demandé s’il était réel. Le modèle de Deutsch et Penn fournit une explication plausible de la baisse de la biodiversité marine équatoriale – l’apport d’oxygène est trop faible dans ces eaux chaudes pour que certaines espèces puissent le tolérer.
La grande préoccupation est que le changement climatique rendra de vastes étendues de l’océan tout aussi inhabitables, a déclaré Penn. Pour quantifier l’importance relative du climat dans les extinctions, lui et Deutsch ont comparé les futurs risques d’extinction dus au réchauffement climatique aux données de l’Union internationale pour la conservation de la nature (UICN) sur les menaces actuelles pesant sur divers animaux marins. Ils ont constaté que le changement climatique affecte actuellement 45 % des espèces marines menacées d’extinction, mais n’est que le cinquième facteur de stress le plus important après la surpêche, le transport, le développement urbain et la pollution.
Cependant, a déclaré Penn, le changement climatique pourrait bientôt éclipser tous ces facteurs de stress en importance : « Un réchauffement extrême conduirait à des extinctions liées au climat qui, vers la fin du siècle, rivaliseront avec tous les facteurs de stress humains actuels combinés. »
L’article, « Éviter l’extinction massive des océans due au réchauffement climatique », a été publié le 29 avril dans Science.
Justin L. Penn et al, Éviter l’extinction massive des océans due au réchauffement climatique, Science (2022). DOI : 10.1126/science.abe9039. www.science.org/doi/10.1126/science.abe9039