Modéliser en 3D des récifs naturellement soumis à l’acidification

© Jonathan Lancelot / Tara Expeditions Foundation

A 24 ans, Grace Klinges réalise son premier embarquement à bord de Tara et utilise les eaux volcaniques pour laboratoire, afin de comprendre l’océan de demain. Cette jeune doctorante travaille aux côtés de son professeur, Rebecca Vega Thurber, microbiologiste à l’université d’État de l’Oregon et responsable scientifique du transect entre les îles Salomon et la Papouasie-Nouvelle-Guinée. Au cours des dernières semaines, l’équipe a déjà échantillonné 9 sites, mais un autre, à part, a fait l’objet d’études particulières. Zoom sur les recherches menées dans les eaux volcaniques et acidifiées de l’île Normanby, dans la province de Baie Milne en Papouasie-Nouvelle-Guinée.

 

Quelle est l’importance d’un site comme celui de Normanby ?

Il y existe un écoulement naturel de dioxyde de carbone d’origine volcanique, qui a été très bien étudié par d’autres groupes de chercheurs. Nous espérons compléter les connaissances actuelles sur ce site en étudiant et en cartographiant la microbiologie du récif acidifié. Notre étude mesurera comment le pH, très bas dans cette zone, modifie la biodiversité des microbes vivant sur et au sein de 3 espèces de corail implantées à cet endroit.

 

Pourquoi nous intéressons-nous à la microbiologie corallienne ?

Le microbiome corallien est la communauté des bactéries et des virus vivant avec les coraux. On fait l’hypothèse que cette communauté influence la réponse des coraux à des facteurs externes tels que les maladies et les changements environnementaux (lire l’interview de Rebecca Thurber).

 

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Là où les bulles de CO2 s’échappent, l’acidification de l’eau est telle, que le corail ne peut pas se développer - © Fondation Tara Expéditions

 

En quoi la communauté microbienne du corail diffère-t-elle sur ce site ?

Nous cherchons à répondre à cette question en réalisant des modèles 3D du récif. Ceux-ci nous permettront de cartographier la diversité des coraux à proximité et à distance des évents de CO2. Nous intégrerons ensuite les données de diversité microbienne au modèle 3D de la structure récifale, avec des variations de couleurs pour représenter la diversité microbienne présente dans chaque corail. Par exemple, nous utiliserons le rouge pour représenter une forte diversité microbienne au sein d’un hôte corallien, et le bleu pour une diversité moindre. Nous nous attendons, non seulement, à ce que certaines espèces de coraux aient des communautés microbiennes plus diversifiées que d’autres, mais aussi à ce que la biodiversité microbienne augmente à mesure que l’on s’éloigne de ces sources volcaniques de dioxyde de carbone, tout comme nous le constatons en matière de diversité corallienne.

 

Quelles espèces prédominent dans l’eau acidifiée ?

Tout autour des évents, on observe principalement des Porites lobata, des coraux durs massifs. A mesure que l’on s’éloigne des évents, même de seulement 30 mètres, la diversité augmente ; tout comme le nombre et la diversité de corail branchu, tel que l’Acropora et le Pocillopora. Généralement, lorsque la diversité corallienne augmente, on s’attend également à voir la biodiversité microbienne augmenter. Nous pensons qu’à proximité des émanations de dioxyde de carbone les plus importants, seuls certains organismes tels que les bactéries extrêmophiles qui tolèrent des environnements hostiles, peuvent survivre.

 

Pouvons-nous supposer que les Porites lobata puissent être une des espèces coralliennes les plus résistantes à l’acidification ?

Si l’océan continue à s’acidifier, en raison du réchauffement climatique et de l’augmentation des émissions de carbone, les organismes aptes à survivre à proximité de ces évents pourraient être ce à quoi ressembleront les futurs récifs coralliens. Le pH le plus acide est d’environ 7,3, mais les coraux préfèrent des eaux avec un pH autour de 8. C’est donc un environnement extrême pour eux. Ce que nous avons observé au niveau des évents n’était pas aussi beau que le reste du récif, mais c’est tout de même réconfortant de constater qu’il existe des organismes pouvant vivre dans de telles conditions. Nous avons également constaté que les effets produits par les évents de dioxyde de carbone s’étendent au-delà de leur zone d’émissions. Même si le pH, 30 mètres plus loin, est inférieur au pH corallien standard (de 7,7), la diversité était bien plus importante à cet endroit. Ce n’est pas un environnement idéal pour les coraux, mais c’est, en quelque sorte, un juste milieu qu’ils peuvent tolérer.

 

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Test du programme de cartographie en 3D. Vue du dessus.

 

Comment avez-vous réalisé les cartes 3D ?

J’ai pris six séquences photos rapides différentes (près de 2000 photos chacune) du récif, à intervalles réguliers, en m’éloignant des évents et je les utiliserai pour faire des modèles 3D avec le programme PhotoScan. Le niveau de résolution de ce programme est vraiment impressionnant, on peut même voir les petits polypes coralliens individuels. Les modèles générés près des évents démontrent une très faible couverture corallienne, et 60 mètres plus loin, on observe à nouveau un récif magnifique et riche. Jusqu’à présent, ce programme a rarement été utilisé pour modéliser des coraux, et, à notre connaissance, il ne l’a jamais été en combinaison avec des données de biodiversité microbienne. C’est un projet novateur et Normanby est le site idéal pour le mener à bien en raison du changement visuel radical.

Au final, cette étude va illustrer une sorte de chronologie théorique. Notre océan actuel ressemble aux conditions rencontrées loin des évents en termes de pH, avec des récifs coralliens riches existant encore dans de nombreux endroits, mais si l’acidification des océans se poursuit, les récifs ressembleront davantage à ceux situés près des évents. Si nous ne réduisons pas nos émissions de carbone, les récifs pourraient ressembler à ceux observés au niveau des évents : épars et abîmés. En revanche, il est possible d’obtenir une diversité importante à des niveaux de pH légèrement moindres, comme nous l’avons observé sur ce site. Cela nous donne l’espoir que les récifs coralliens soient aptes à tolérer certains dommages auxquels ils seront confrontés.

 

Noëlie Pansiot

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