Comment l’eutrophisation et le changement climatique modifient les réseaux trophiques de la mer Baltique

Le phytoplancton est la principale source d’énergie de tous les écosystèmes marins : ces minuscules plantes flottant dans l’eau de mer utilisent la photosynthèse pour lier l’énergie sous forme de biomasse, qui est ensuite transmise étape par étape dans les réseaux trophiques marins jusqu’aux différents types de poissons. et piscivores.

La quantité d’énergie qui parvient aux différents organismes dépend de leur position dans le réseau trophique. Environ 90 pour cent de l’énergie est perdue sous forme de chaleur d’un niveau à l’autre. Plus un réseau trophique comporte de niveaux, moins l’énergie atteint les organismes occupant les positions les plus élevées, comme les poissons prédateurs.

« Le phytoplancton de la mer Baltique centrale a considérablement changé au cours des trois dernières décennies. En été, il est de plus en plus dominé par le développement massif de cyanobactéries filamenteuses. Le phénomène est connu sous le nom de prolifération d’algues bleu-vert », explique Markus Steinkopf, biologiste marin. à l’Institut Leibniz pour la recherche sur la mer Baltique (IOW).

Les algues bleu-vert sont compétitivement supérieures aux autres phytoplanctons en raison des températures de l’eau plus élevées causées par le changement climatique et de la charge constamment élevée en nutriments de la mer Baltique, explique Steinkopf.

« En raison de leur forme et de leur taille, les algues filamenteuses bleu-vert ne peuvent pas être ingérées par les petits crustacés du zooplancton, qui occupent généralement la position suivante dans les réseaux trophiques marins après le phytoplancton. Jusqu’à présent, les conséquences sur l’approvisionnement énergétique des organismes supérieurs étaient largement inconnus », explique l’auteur principal de l’étude sur les changements du réseau trophique dans la mer Baltique, désormais publiée publié dans la revue Écologie et évolution.

Steinkopf a abordé cette question en comparant la position du réseau trophique du cabillaud et du flet vivant dans la partie centrale de la mer Baltique avec celle du cabillaud et du flet de l’ouest de la mer Baltique, où la prolifération d’algues bleu-vert ne se produit pas. Il a utilisé l’analyse des isotopes stables de l’azote dans les acides aminés pour identifier le régime alimentaire des populations de poissons étudiées et ainsi déterminer leur position dans le réseau trophique.

En fonction de ce dont les poissons se nourrissent, des schémas caractéristiques des différents isotopes stables de l’azote aminé peuvent être détectés dans leurs tissus musculaires et interprétés de manière très précise.

L’équipe de recherche dirigée par le scientifique de Warnemünde est parvenue à une conclusion particulièrement claire concernant le cabillaud : dans la mer Baltique centrale, riche en algues bleu-vert et habitée par la population de morue de la Baltique orientale, la chaîne alimentaire est nettement plus longue que celle du cabillaud de la Baltique occidentale. Mer.

Steinkopf déclare : « La position du cabillaud de la Baltique occidentale sur le réseau trophique est de 4,1, tandis que celle de la morue de la Baltique orientale se situe entre 4,8 et 5,2. Cela signifie une perte d’énergie de 60 à 99 pour cent pour la morue de la Baltique orientale par rapport à la morue de la Baltique occidentale. la morue. » Cependant, en ce qui concerne la position du flet dans le réseau trophique, il n’y avait que de légères différences entre les deux zones maritimes : 3,4 dans l’ouest de la mer Baltique contre 3,1 dans le centre de la mer Baltique.

« Dans les deux zones maritimes, la plie se nourrit principalement de moules, dont le réseau trophique est basé sur le phytoplancton, qu’il y ait ou non des proliférations d’algues bleu-vert. Il ne fallait donc pas s’attendre à de grandes différences », explique Uwe Krumme de l’Institut Thünen de la Baltique. Sea Fisheries, co-auteur de l’étude. L’Institut Thünen, qui possède une expertise pertinente en matière de stocks de poissons de la mer Baltique, a notamment traité les échantillons de poissons pour l’étude.

« La situation est différente pour les deux stocks de cabillaud. Le cabillaud de la Baltique occidentale se nourrit principalement de crabe commun, un habitant des fonds marins. Leur réseau trophique est donc plus court que celui de la morue de la Baltique orientale, qui se nourrit principalement de hareng et de sprat. « , qui à leur tour vivent de zooplancton. Cependant, ces différences nutritionnelles ne peuvent à elles seules expliquer la position nettement plus élevée de la morue de la Baltique orientale dans la chaîne alimentaire », poursuit Krumme.

Alors, quelle est la cause de l’allongement marqué de la chaîne alimentaire de la morue de la Baltique orientale ?

« Dans les zones d’algues bleu-vert, le zooplancton change de régime alimentaire. Au lieu d’être végétarien, il se nourrit de microbes qui vivent des excrétions ou des produits de décomposition des algues bleu-vert lorsque les proliférations meurent, comme le montrent les analyses antérieures de l’IOW. Cela crée un niveau supplémentaire complet dans le réseau trophique, ce qui conduit inévitablement à une perte d’énergie élevée dans les organismes occupant des positions ultérieures dans le réseau alimentaire », explique Natalie Loick-Wilde, spécialiste de l’analyse du réseau alimentaire basée sur les isotopes et également co-auteur de l’étude.

« Ce type d’allongement du réseau trophique chez les poissons fait l’objet de discussions théoriques depuis un certain temps. Nous pouvons désormais le mesurer directement pour la première fois et l’attribuer clairement au réseau trophique dominé par les algues bleu-vert », explique le biologiste marin. dit. Elle a créé à l’IOW l’un des rares laboratoires de recherche marine au monde, dans lequel les isotopes stables de l’azote et du carbone peuvent être mesurés dans 13 acides aminés différents.

« L’analyse isotopique du réseau trophique est un outil précieux pour révéler les changements fondamentaux dans les écosystèmes et mieux comprendre les interactions. La crise énergétique du cabillaud de la Baltique orientale montre que les restrictions de pêche à elles seules ne suffisent plus à la reconstitution des stocks. Le Web lui-même doit être réhabilité. Toutefois, cela ne peut être réalisé que si toutes les possibilités disponibles pour maîtriser l’eutrophisation de la mer Baltique sont utilisées sur une base transnationale », déclare Steinkopf. Les résultats sur la plie montrent que toutes les parties du réseau trophique ne sont pas également affectées.

Cependant, « l’étude suggère également que l’allongement du réseau trophique ou du réseau trophique n’est pas seulement pertinent dans la mer Baltique, mais qu’il deviendra un problème mondial, car le changement climatique favorise la prolifération d’algues nuisibles et de nombreux autres facteurs de stress pour les réseaux trophiques », conclut le biologiste marin.