Les écosystèmes côtiers tropicaux comptent parmi les zones les plus riches en biodiversité de la planète. Ils sont également en première ligne des effets causés par l’activité humaine. C’est pourquoi il devient de plus en plus important, d’autant plus que la population humaine augmente, de gérer les impacts du ruissellement et des eaux usées qui se déversent dans la mer.
« Les écosystèmes côtiers tropicaux, tels que les récifs coralliens, sont oligotrophes, ce qui signifie qu’ils sont situés dans des eaux pauvres en nutriments et se sont donc adaptés à ces conditions », a déclaré Madeline Berger, chercheuse au National Center for Ecological Analysis & Synthesis (NCEAS) de l’UC Santa Barbara. ). « Un apport accru de nutriments peut donc perturber le fonctionnement de l’écosystème. »
Dans un article paru dans le journal Gestion des océans et des côtes, auteur principal Berger et ses collègues abordent le problème de la pollution par les nutriments à travers une étude de cas sur la côte d’Amérique centrale. Le résultat? Les exploitations agricoles sont responsables de la grande majorité de la pollution azotée qui se déverse dans la région du récif mésoaméricain. Savoir d’où vient la pollution, selon les chercheurs, aidera les gestionnaires à adapter les solutions d’atténuation.
« Notre étude souligne que différentes stratégies de gestion devront être utilisées dans différents bassins versants pour aider à réduire l’apport de nutriments qui peuvent avoir des effets néfastes sur la santé des récifs coralliens et des herbiers marins dans cette zone », a déclaré Berger.
Le récif mésoaméricain (MAR) est la plus grande barrière de corail de l’hémisphère occidental, juste derrière la grande barrière de corail australienne en termes de taille. Partagé par le Mexique, le Belize, le Guatemala et le Honduras, il s’étend sur près de 700 miles et abrite une variété de créatures, y compris des centaines d’espèces de poissons, des tortues marines en danger critique d’extinction, ainsi que des mollusques, des mammifères marins et des oiseaux de rivage. Ces habitats et communautés, à leur tour, soutiennent la pêche locale ainsi que le tourisme. Des millions de personnes affluent chaque année vers les stations balnéaires et les ports de Cancun, Cozumel, Belize City et d’autres points le long de la côte pendant leurs vacances dans les Caraïbes.
Mais le récif est également en difficulté. Plus de la moitié de celui-ci est en mauvais état en raison de diverses menaces, notamment le réchauffement des océans, la pêche non durable et la pollution.
« La pollution par les nutriments est une menace connue pour les récifs coralliens et les herbiers marins », a déclaré Berger. Trop d’azote, un polluant courant, entraîne une chaîne d’événements qui se traduit par des «zones mortes» sans oxygène et des conditions acides qui peuvent gravement affaiblir ou tuer les poissons et autres animaux. Les problèmes de qualité de l’eau sont également parmi les principales raisons du sindromé blanco, une maladie pathogène qui entraîne des lésions blanches qui se propagent sur le corail, entraînant la mort en quelques semaines seulement. La pollution par les nutriments dans cette région, selon les chercheurs, « provient de quatre sources : la production agricole, les eaux usées humaines, les dépôts atmosphériques et les excréments d’animaux sauvages », l’agriculture et les eaux usées humaines étant soupçonnées de contribuer à la majorité de la pollution.
Pour dire quelle part de la pollution provenait de l’agriculture en amont ou des eaux usées humaines, les chercheurs ont plongé dans plusieurs modèles examinant les bassins versants qui alimentent le MAR. L’un était un modèle mondial des eaux usées qui estime la quantité de pollution par l’azote sur la base de cartes de population, de la consommation de protéines et des taux connus d’excrétion d’azote par l’homme, qui a été adapté à cette région spécifique.
« Un autre groupe du NCEAS créait également un modèle global spatialement explicite quantifiant l’empreinte écologique de la production alimentaire, nous avons donc vu une opportunité de synthétiser les deux modèles pour comparer la pollution par les nutriments des eaux usées à la pollution par les nutriments de la production végétale et animale », a déclaré Berger.
Les chercheurs ont également modélisé les impacts des millions de touristes qui parcourent la côte en utilisant les données de localisation des hôtels, les données de localisation des navires de croisière et les statistiques mensuelles rapportées par les bureaux de tourisme de chaque pays. « En gros, nous essayions de comprendre où les touristes faisaient caca, ce qui s’avère assez délicat », a-t-elle déclaré.
Les chercheurs ont découvert que l’agriculture était de loin le plus grand contributeur (92%) d’azote au MAR, en raison du ruissellement des engrais et des déchets de bétail qui se dirigent vers l’océan via les rivières et les ruisseaux. Deux rivières, le Rio Ulua au Honduras et le Rio Motagua au Guatemala, ont contribué à plus de 50 % de la pollution azotée modélisée, collectant les eaux de ruissellement de plusieurs affluents en amont et se déversant dans l’océan. Pendant ce temps, 90% de la pollution azotée modélisée a été attribuée à 20 (sur 430) bassins versants, dont 11 sont situés au Guatemala ou au Honduras. On estime que 80% des récifs coralliens et 68% des herbiers marins ont été exposés à la pollution azotée des panaches des bassins versants.
Les résultats sont révélateurs de la complexité du problème de la pollution – même les changements d’utilisation des terres et l’expansion agricole très loin à l’intérieur des terres peuvent avoir des impacts sur les écosystèmes marins, a déclaré Berger. De plus, les chercheurs ont découvert que les habitats à forte biodiversité étaient plus exposés aux panaches provenant de bassins versants côtiers plus petits. Et tandis que le tourisme représentait une très petite proportion de la pollution globale, les bassins versants qui contribuaient le plus à la pollution avaient également tendance à avoir un nombre élevé de touristes ou à être proches de ceux qui en faisaient.
« L’exercice a également soulevé la question de savoir comment les touristes, ou la demande touristique, ont des impacts plus importants au-delà de la simple présence physique de plus de personnes – comme l’augmentation de la construction ou l’expansion de l’agriculture – qui peuvent également exacerber l’apport de pollution », a déclaré Berger. Les chercheurs espèrent qu’en fin de compte, une approche granulaire pouvant être utilisée pour suivre les origines et les trajectoires de l’azote et d’autres ruissellements de nutriments et leurs impacts permettra aux gestionnaires côtiers de développer les plans d’action sophistiqués nécessaires pour atténuer la pollution de certaines des zones côtières les plus riches en biodiversité du monde. Régions.
La recherche dans cet article a également été menée par Benjamin Halpern, Steven Canty et Cascade Tuholske.
Madeline Berger et al, Sources et rejets de pollution azotée provenant de l’agriculture et des eaux usées dans la région du récif mésoaméricain, Gestion des océans et des côtes (2022). DOI : 10.1016/j.ocecoaman.2022.106269