Des scientifiques découvrent pourquoi les oursins fauchent les forêts de varech de Californie

Les oursins violets se frayent un chemin à travers les forêts de varech de Californie à une vitesse et à une échelle qui ont stupéfié les scientifiques, les pêcheurs et les plongeurs. Mais les forêts de varech abritent depuis longtemps des oursins rouges et violets, il est donc clair que les trois espèces peuvent s’entendre. Des chercheurs de l’UC Santa Barbara ont cherché à déterminer quels facteurs perturbent cette harmonie.

« Pourquoi est-ce que dans certains endroits, les oursins causent la disparition d’une forêt de varech, et dans d’autres endroits, les oursins et le varech peuvent coexister? » a demandé le professeur agrégé Adrian Stier. « Notre analyse montre ce qui se passe sous le capot. Elle offre beaucoup plus de résolution pour expliquer quand et où vous pourriez vous attendre à ce que les oursins dévorent le varech. »

Cette analyse, menée par les doctorants Mae Rennick et Bart DiFiore, paraît dans la revue Écologie. Les auteurs ont combiné des expériences en laboratoire avec 20 ans de données sur le terrain pour découvrir ce qui incite les oursins à commencer à manger pour sortir d’une maison. Les résultats suggèrent que l’approvisionnement en déchets de varech, ou détritus, peut être le facteur décisif.

Le co-auteur Dan Reed, chercheur en biologie au Marine Science Institute de l’UCSB, a formulé l’hypothèse derrière cette étude il y a plusieurs décennies. « Dans les années 1980, nous avons remarqué que l’un de nos sites sur l’île de San Nicolas faisait la transition entre les forêts de varech et les landes d’oursins sans aucun changement dans la densité des oursins », se souvient-il. « Cela nous a amenés à croire que la disponibilité de détritus de varech modifiait le comportement de recherche de nourriture des oursins, passant de l’alimentation passive, lorsque les détritus étaient abondants, au pâturage actif sur le varech vivant, lorsque les détritus étaient rares. »

Rennick et DiFiore ont entrepris de tester cette hypothèse. Ils ont ramassé des oursins violets et rouges sur le terrain et les ont ramenés à leur laboratoire. Après avoir acclimaté les oursins aux bassins, les chercheurs leur ont retiré de la nourriture pendant environ une semaine. Ensuite, ils ont ajouté du varech dans les différents réservoirs, en le pesant avant l’alimentation et 48 heures après l’alimentation pour les oursins violets et 96 heures pour les oursins rouges, afin de déterminer comment la consommation de varech change avec la densité d’oursins.

Les scientifiques s’attendaient à observer l’un des trois types de comportements alimentaires liés à la densité. La consommation pourrait diminuer avec la densité si les oursins se font concurrence. Alternativement, les oursins pourraient augmenter leur taux de consommation, formant un front d’alimentation comme les criquets. Enfin, la densité pourrait n’avoir aucun effet sur les taux de consommation.

En effet, l’expérience a révélé que les oursins semblent se nourrir indépendamment. « Notre analyse a montré qu’il existe des relations linéaires entre la biomasse des oursins et le taux de consommation », a déclaré DiFiore.

Ensuite, l’équipe a plongé dans les données de séries chronologiques du site de recherche écologique à long terme de la côte de Santa Barbara (SBC LTER). Pendant 20 ans, les scientifiques ont régulièrement suivi toutes sortes de caractéristiques sur plusieurs sites de terrain dans le canal de Santa Barbara. Le programme, qui fait partie du réseau LTER de la National Science Foundation, est conçu pour soutenir précisément ce type de recherche approfondie.

De leur expérience, les chercheurs ont appris combien les oursins ont besoin de manger, et à partir des données du LTER, ils ont appris la quantité de détritus que les oursins pourraient recevoir, déterminé la densité des oursins et déterminé la quantité de varech vivant à un site et à un moment donnés. La combinaison des données et des résultats de laboratoire leur a permis de prévoir la quantité de varech que les oursins violets et rouges ont pu consommer à chaque emplacement du SBC LTER au cours d’une année donnée.

Ils ont comparé ce qui arrivait au stock permanent de varech lorsque la demande d’oursins était supérieure à l’offre détritique. Les résultats étaient époustouflants. « Nous avons trouvé cette diminution de 50 fois du stock permanent de biomasse de varech lorsque les oursins avaient besoin de plus de détritus qu’ils n’en recevaient », a déclaré DiFiore. Et cela ne signifie pas nécessairement la fin des gamins. Les oursins sont remarquablement robustes et opportunistes. « Ils peuvent en quelque sorte survivre avec n’importe quoi », a-t-il ajouté.

Une forêt de varech en bonne santé est incroyablement productive et il y a beaucoup de renouvellement de la biomasse lorsque l’algue géante perd ses frondes et ses lames. « Il laisse tomber ses lames constamment à mesure que ces feuilles individuelles meurent », a expliqué DiFiore. « Et donc, vous avez cette énorme biomasse disponible pour les oursins à manger. »

Dans un monde idéal, un oursin s’éloignerait et attraperait des restes de varech à la dérive avec ses pieds tubulaires. Puis il dînait de son repas dans la sécurité de son petit trou. Mais s’il n’y a plus assez de détritus pour soutenir ce mode de vie sûr, l’oursin est plus susceptible de s’aventurer et de se nourrir de varech vivant. Et moins vous avez de varech, moins il fournit de détritus et plus les oursins sortent. Cela crée une boucle de rétroaction qui peut pousser l’écosystème au-dessus d’un point de basculement, provoquant un changement soudain dans la composition de la communauté. Enfin, les chercheurs ont compris l’un des mécanismes qui poussent les oursins à faucher les forêts de varech.

Les scientifiques ont observé une dynamique similaire dans d’autres écosystèmes. Par exemple, les escargots Littorina dans les marais salés alternent entre le nettoyage des détritus de l’herbe des marais et la consommation de la plante vivante lorsque l’approvisionnement en détritus tombe en dessous de ce que la population peut consommer. Et, comme dans les forêts de varech, ce changement peut faire des ravages dans les écosystèmes des marais.

Les forêts de varech sur la côte ouest suscitent de vives inquiétudes. La région a connu des déclins importants et imprévus du varech au nord de Point Conception. « Le fait est que les oursins et le varech peuvent coexister », a déclaré Rennick. « Il sera très important de comprendre ce qui perturbe cet équilibre avant d’accepter ce sentiment » à bas les gamins « . »

Les auteurs pensent que leurs conclusions peuvent éclairer la manière d’aborder la gestion des forêts de varech et indiquer où les efforts sont susceptibles d’être efficaces. « L’étude suggère que les endroits les plus susceptibles de bénéficier de la restauration sont ceux qui disposent d’un approvisionnement solide en varech détritique venant d’ailleurs », a déclaré Stier.

« Le meilleur endroit pour restaurer le varech n’est pas au milieu d’un oursin stérile, où il n’y a pas de varech autour », a-t-il poursuivi. « C’est en fait dans des endroits plus proches d’autres forêts de varech. Alors peut-être devrions-nous essayer d’étendre le bord d’attaque d’une forêt de varech donnée à proximité. »

Rennick explore actuellement « l’urchinomie ». À l’heure actuelle, il n’y a pas de marché pour les oursins violets, qui sont les butineurs les plus voraces entre les deux espèces du sud de la Californie. Cependant, des entrepreneurs ont proposé de les récolter dans la nature, puis de les cultiver en captivité jusqu’à la taille du marché.

Rennick travaille à quantifier à quel point cela pourrait aider l’écosystème de la forêt de varech. « ‘Quand et où l’élimination des oursins peut-elle être bénéfique pour la restauration des forêts de varech ?’ est une question en suspens », a déclaré Stier.

Pendant ce temps, DiFiore tente de comprendre si les prédateurs non humains de l’oursin peuvent limiter les populations afin qu’elles ne dépassent pas l’offre de détritus. Les poissons-moutons et les homards sont leurs principaux prédateurs dans SoCal. Bien sûr, les homards eux-mêmes sous-tendent une importante pêche commerciale.

« Ces très gros homards jouent un rôle disproportionné dans la consommation d’oursins », a expliqué Stier, « et ce sont les mêmes individus qui sont ciblés par la pêche. » DiFiore étudie si les aires marines protégées peuvent agir comme un réservoir pour les prédateurs comme ces gros homards, aidant ainsi à stabiliser les forêts de varech.

Bien qu’aucun des auteurs ne pense que les forêts de varech disparaîtront complètement, l’écosystème est confronté à un avenir incertain. « La question à un million de dollars est de savoir si nous pouvons faire quelque chose à ce sujet », a déclaré Stier.