Lorsque la pandémie de COVID-19 a frappé en 2020 avec les restrictions de voyage associées, Matthew Long a pensé que ses étudiants pourraient déplacer leurs projets de recherche à l’étranger pour étudier à la place l’écosystème des herbiers marins de Waquoit Bay. Il s’agit d’un estuaire microtidal peu profond du côté sud de Cape Cod dans le Massachusetts, près de la Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) où Long est chercheur associé au département de chimie et géochimie marines.
Cependant, lorsque Long et ses étudiants ont cherché des herbiers marins là où il les avait vus les années précédentes, il n’y avait que quelques pousses de zostera marina mourantes, un type d’herbier marin.
Cela a incité Long et Jordan Mora, un écologiste de la restauration de l’Association pour la préservation de Cape Cod, à analyser des décennies de données de surveillance environnementale locale pour découvrir ce qui est arrivé à l’estuaire. Ce qu’ils ont déterminé, c’est que la baie Waquoit est passée d’un écosystème benthique à un écosystème dominé par les pélagiques en raison de causes humaines, y compris un afflux excessif de pollution par les nutriments ainsi que le changement climatique.
Selon les chercheurs, cette perturbation de l’écosystème de Waquoit Bay suscite de grandes inquiétudes quant au sort des estuaires côtiers du monde entier.
De plus, les chercheurs soulignent l’importance d’exploiter et d’analyser les données de surveillance à long terme pour mieux comprendre les changements dans la baie Waquoit et potentiellement dans d’autres estuaires également.
La qualité de l’eau et la santé globale des estuaires continuent de se dégrader en raison de l’excès de nutriments provenant des systèmes septiques de lessivage, du ruissellement agricole et d’autres sources anthropiques, notent les chercheurs. De plus, le réchauffement des températures de l’eau dû au changement climatique, en particulier dans le nord-est des États-Unis, exacerbe le problème de la charge d’azote en réduisant les niveaux d’oxygène dissous et en accélérant le métabolisme microbien, ce qui réduit encore les niveaux d’oxygène.
« Ce changement vers la dominance pélagique dans la baie de Waquoit peut indiquer que d’autres estuaires eutrophes et réchauffés pourraient également évoluer vers la dominance pélagique à l’avenir, car le nord-est des États-Unis est l’un des pays qui se réchauffent le plus rapidement », selon « Deoxygenation, Acidification and Warming in Waquoit Bay , US, and a Shift to Pelagic Dominance », un article co-écrit par Long et Mora publié dans Estuaires et Côtes.
« La gamme de charges d’azote dans les sous-bassins versants de Waquoit Bay est comparable à la gamme de charges d’azote dans 90 % des estuaires du monde, ce qui en fait un site idéal pour étudier les impacts de l’eutrophisation. »
Les scientifiques notent que leurs résultats de recherche dans la baie Waquoit « ne peuvent pas démêler les contributions du changement global ou de l’eutrophisation au déclin de l’estuaire. Cependant, ils indiquent un effet combiné potentiel qui pourrait entraîner la domination d’autres estuaires similaires par le métabolisme pélagique à l’avenir, et les effets délétères qui en résultent de la prolifération d’algues nuisibles, de l’hypoxie et de la perte de diversité des espèces et de la fonction de l’écosystème. »
Les analyses des chercheurs ont révélé des augmentations récentes et étonnamment importantes des concentrations de chlorophylle a, un indicateur de prolifération de microalgues, dans la colonne d’eau de l’estuaire, qui ont coïncidé avec des diminutions continues de la densité des macroalgues au fond de l’estuaire. De plus, les analyses ont montré une augmentation de la température au cours des 20 dernières années et des baisses importantes des niveaux d’oxygène et de pH, entre autres changements.
Les analyses se sont appuyées sur des données de surveillance à long terme recueillies sur des décennies à partir de deux programmes de surveillance coordonnés par la réserve nationale de recherche estuarienne de Waquoit Bay, y compris le programme de surveillance à l’échelle du système de la réserve et les Waquoit BayWatchers, ce dernier étant une surveillance scientifique citoyenne de la qualité de l’eau. programme.
L’un des principaux objectifs de l’étude actuelle était d’appliquer des techniques d’analyse de séries chronologiques et des connaissances substantielles sur l’historique des programmes de surveillance pour révéler les tendances à long terme de la qualité de l’eau, selon le document. « Ces méthodes peuvent être appliquées à d’autres données de surveillance pour faire progresser les connaissances acquises grâce à des programmes de surveillance similaires, améliorer notre compréhension de la biogéochimie estuarienne et étudier les réponses estuariennes aux changements à long terme », indique le document.
Long dit que la zostère offre un certain nombre d’avantages écosystémiques, notamment la stabilisation des sédiments et l’offre d’un habitat pour une variété d’organismes. De plus, la zostère marine est un excellent indicateur de la bonne qualité de l’eau estuarienne et sert également de puits de carbone.
« Le stockage du carbone est extrêmement important à travers le monde, et nous essayons activement de trouver des moyens de stocker et de séquestrer le carbone. Les herbiers marins représentent un puits de stockage de carbone vraiment important et efficace », a déclaré Long. « Ne perdons pas les herbiers marins et la séquestration de carbone que nous avons déjà en place, et entretenons et restaurons activement les herbiers marins. Avec la perte d’herbiers marins, comme ce que nous avons vu à Waquoit Bay, nous libérons activement ce carbone dans l’atmosphère. »
Long a ajouté que l’utilisation des données de surveillance environnementale a aidé à rassembler l’histoire du passage d’un système dominé par les herbiers à un système dominé par les macroalgues des années 1980 à nos jours dans la baie de Waquoit. Sans les données à long terme, les modifications progressives du système seraient plus difficiles à détecter, a-t-il déclaré.
« Cet article n’est pas seulement significatif parce qu’il démontre que les estuaires du sud de Cape Cod, et plus généralement du nord-est des États-Unis, entrent dans un nouveau niveau de dégradation où même les macroalgues ou les algues ne peuvent persister, mais aussi parce qu’il fournit des preuves claires que les programmes de surveillance à long terme sont extrêmement importants et valent la peine d’être maintenus », a déclaré Mora, qui a travaillé à la réserve nationale de recherche estuarienne de Waquoit Bay pendant 10 ans pour collecter des données sur la qualité de l’eau et la végétation submergée avec des scientifiques invités, des bénévoles et d’autres membres du personnel, et a été témoin du baisse directe de la qualité de l’habitat.
« J’espère qu’en montrant l’impact de l’augmentation des températures sur des systèmes déjà dégradés, ce document contribuera à faciliter les discussions sur la gestion locale et régionale et à accélérer la prise de décision nécessaire pour atténuer la surcharge de nutriments dans nos estuaires », a ajouté Mora.
Le document note qu’« il est urgent de s’attaquer au traitement des eaux usées pour améliorer l’estuaire, en particulier face aux changements mondiaux ».
Long a cependant déclaré que si les facteurs de stress locaux, y compris la pollution par les nutriments, pouvaient être traités, et si nous pouvions réduire les émissions de carbone et ralentir le réchauffement climatique et la quantité de carbone qui se diffuse dans l’océan, « nous pourrions inverser cette situation avant qu’elle n’arrive à de nombreux systèmes estuariens similaires à travers le monde, préservent les précieuses fonctions écologiques des herbiers marins et permettent leur potentiel de stockage de carbone. »
Plus d’information:
Matthew H. Long et al, Désoxygénation, acidification et réchauffement dans la baie de Waquoit, États-Unis, et passage à la dominance pélagique, Estuaires et Côtes (2023). DOI : 10.1007/s12237-022-01166-7