Le réchauffement climatique a un impact direct sur la production primaire nette (NPP) de l’océan à la base du réseau trophique ainsi que sur le calendrier saisonnier des proliférations de plancton, selon une nouvelle étude publiée dans la revue Changement climatique naturel.
Contrairement à la situation bien connue sur terre, où le changement climatique devrait allonger la saison de croissance des plantes en moyenne en raison de l’effet de fertilisation par le CO2 et de la fonte plus précoce de la neige de printemps dans les hautes latitudes, la réponse saisonnière du plancton dans l’océan est restée un mystère.
Pour aborder cette question de recherche ouverte, une équipe de climatologues de l’IBS Center for Climate Physics (ICCP) de l’Université nationale de Pusan en Corée du Sud, de l’Université de Princeton, de l’Université de Californie à Los Angeles et du Laboratoire de dynamique des fluides géophysiques (GFDL), en aux États-Unis, ont analysé des simulations de modèles de supercalculateur sur le réchauffement climatique menées avec un modèle réaliste du système terrestre. Pour mieux séparer l’effet induit par l’homme sur la saisonnalité du plancton au cours des ~ 80 prochaines années des variations chaotiques naturelles, l’équipe a exécuté le modèle 30 fois avec des concentrations croissantes de gaz à effet de serre et des conditions de départ légèrement différentes.
L’analyse de ces simulations dites de grands ensembles a révélé que le réchauffement climatique aura une influence substantielle sur le calendrier des futures proliférations de plancton et que ces changements deviendront détectables dans le contexte des variations naturelles, atteignant des conditions non analogues d’ici la fin du 21ème siècle. siècle. Dans de telles circonstances, il peut y avoir un décalage dans le calendrier des cycles de vie du phytoplancton et du zooplancton qui s’en nourrissent, ce qui a un impact sur l’ensemble du rythme saisonnier du réseau trophique marin. Le document indique que de tels effets pourraient être particulièrement graves pour les régions à haute productivité des hautes latitudes de l’hémisphère nord.
Les contrôles sous-jacents des changements futurs dans le calendrier de la productivité du phytoplancton marin découlent en grande partie d’un fort couplage de la croissance et du déclin des producteurs primaires océaniques et du zooplancton qui sert de prédateurs. Les changements saisonniers des facteurs environnementaux ambiants tels que la température, les niveaux de lumière et les concentrations de nutriments (contrôles dits « ascendants ») et le nombre de prédateurs (contrôles descendants) provoquent la croissance et le déclin du phytoplancton ; à leur tour, les populations de prédateurs réagissent rapidement à l’abondance de phytoplancton. Les auteurs ont découvert que le réchauffement planétaire peut perturber ce couplage délicat entre les facteurs environnementaux externes et les réponses du zooplancton, entraînant des changements saisonniers dans la floraison du phytoplancton. « Le niveau supplémentaire d’interactions prédateur/proie rend la réponse de l’océan plus complexe que la réponse des plantes terrestres, où le contrôle est principalement ascendant », explique le Dr Karl J. Stein, co-auteur de l’étude.
« Notre étude démontre la puissance des simulations de modèles informatiques à grand ensemble pour comprendre comment les écosystèmes réagissent au changement climatique futur, dans ce cas leur saisonnalité. Après avoir établi le calendrier et les mécanismes sous-jacents des changements futurs de la prolifération du plancton, nous examinerons plus en détail si ces changements auront un impact négatif sur la sécurité alimentaire future », déclare le Dr Ryohei Yamaguchi du Centre IBS pour la physique du climat et auteur principal de l’étude.
Ryohei Yamaguchi et al, Le découplage du niveau trophique entraîne des changements futurs dans la phénologie de la floraison du phytoplancton, Changement climatique naturel (2022). DOI : 10.1038/s41558-022-01353-1