CE02 - Terre vivante

Résilience des coraux profonds – ARDECO

Résilience des coraux d'eau froide aux changements globaux

A l’instar des récifs de coraux tropicaux, les récifs de coraux d’eau froide forment des habitats complexes et fournissent d'important services écosystémiques. Mais ils sont également soumis au réchauffement et à l'acidification des océans qui pourraient réduire significativement leur niche fondamentale.

Les coraux profonds sont-ils résilients face au cumul des pressions d'origine anthropique?

Les scléractiniaires coloniaux d'eau froide sont des espèces ingénieurs créant des habitats complexes qui fournissent d'importants services de soutien, d'approvisionnement et de régulation. Ces coraux d'eau froide qui prospèrent en environnement profonds sont déjà confrontés aux impacts du chalutage et de la pollution terrigène, mais doivent également faire face aux menaces cumulées du réchauffement, de la désoxygénation et de l'acidification des océans. Dans l'Atlantique Nord, à 1000 m de profondeur, les modèles prédisent une augmentation de température de près de 2 °C et une diminution du pH de 0,3 unité d'ici 2100. Les deux phénomènes conjugués pourraient réduire significativement la niche fondamentale des coraux d’eau froide. Le réchauffement des océans poussera les coraux vers des eaux plus profondes et plus froides, tandis que l'acidification déplacera leur distribution vers des eaux moins profondes et riches en carbonates. En effet, comme le taux de dissolution du carbonate de calcium augmente avec la pression hydrostatique, les réservoirs plus profonds de carbonate de calcium sont les plus sensibles à l'acidification. C'est particulièrement vrai pour l'aragonite qui constitue le squelette des scléractiniaires. Le réchauffement et l'acidification pourraient donc constituer des menaces majeures pour ces coraux constructeurs de récifs profonds.<br />L’objectif du projet ARDECO est d’évaluer les capacités d’adaptation et de prédire la dynamique des trois principales espèces de scléractiniaires constructeurs de récifs profonds (Desmophylum pertusum, Madrepora oculata et Solenosmilia variablis) face aux changements climatiques globaux.

Deux stratégies expérimentales sont mises en œuvre, in situ et ex situ. In situ, des pièges à larves, des dispositifs de colonisation et de suivi de la croissance sont déployés dans et à la périphérie de la niche réalisée des coraux constructeurs de récifs. L’objectif de ces expérimentations est de déterminer la niche fondamentale de ces coraux dans l’Atlantique Nord Est, et d’évaluer dans quelle mesure leur niche réalisée a été contrainte par l’intensification de la pêche profonde au cours des dernières décennies. Ex situ, des coraux seront soumis à une augmentation de température et/ou une réduction de pH pendant une période de 6 mois afin de tester leur réponse à des scénarios de changements globaux à l’horizon 2100. La grande originalité de ces expériences sera de les réaliser en simulant la profondeur où vivent naturellement ces espèces, grâce à des aquariums sous pression développés spécifiquement dans le cadre de ARDECO. Simuler la pression hydrostatique est en effet fondamental pour évaluer la réponse des coraux profonds aux changements globaux et ce pour deux raisons : i) parce que la dissolution des carbonates augmente avec la pression hydrostatique, aggravant ainsi les effets de l’acidification, et ii) parce que la pression influence l’état physiologique des organismes vivants et la négliger peut induire un biais expérimental. La réponse des coraux aux modifications de leur environnement in situ et ex situ sera évaluée en mesurant leur nutrition, leur croissance, leur reproduction, leur comportement ainsi que la nature et la fonction des interactions entre les polypes de coraux et leur microbiome. Le second aspect novateur d’ARDECO sera ainsi d’appréhender la réponse de l’holobionte corail à des modifications de son environnement

Au cours des 18 premiers mois du projet, nous avons réalisé deux campagnes océanographiques (ChEReef 2021, ChEReef 2022), qui nous ont permis d’initier les expérimentations in-situ, en particulier les premiers déploiements d’un observatoire fond de mer et des dispositifs de suivi de croissance. L’observatoire fond de mer (MARLEY) a été déployé en août 2021 pour être récupéré puis redéployé en août 2022. L’observatoire nous a permis d’acquérir des données vidéos ainsi que de température, turbidité et courants. Les prélèvements de la campagne ChEReef 2021 ont permis une première caractérisation des régimes trophiques et de l’état reproductif de deux espèces cibles, Desmophylum pertusum et Madrepora oculata. Concernant la localisation et la quantification des bactéries associées aux coraux, les premières observations en microscopie électronique et par hybridation in situ en fluorescence n’ont montré que très peu de bactéries associées aux polypes. De nouveaux échantillons ont été prélevés au cours de la campagne ChEReef 2022 pour poursuivre ces investigations.
Concernant les expérimentations in-situ, les dispositifs de suivi de croissance (Ranch) ont pu être déployés comme prévu en août 2021 puis récupérés en août 2022 sur 2 sites d’études : un replat proche de la station MARLEY et le long de la falaise (à ~800m de profondeur). Les mesures montrent que sur la période août 2021 – août 2022, l’espèce D. pertusum présente un taux de croissance moyen de 2,2 ± 1,8 mm.an-1 et un taux de bourgeonnement de 28 ± 27 %. Ces valeurs sont cohérentes avec celles mesurées pendant l’expérience ex-situ menée en 2022.
Concernant les expérimentations ex-situ (WP2), une première expérience ex-situ a été initiée afin d’évaluer la résilience de D. pertusum à une augmentation de température. L’expérimentation a été menée à pression atmosphérique, en soumettant les boutures de D. pertusum à 3 températures : 10 °C (contrôle), 13 et 15 °C, durant 2 mois. L’évolution du microbiote, du taux de capture de proies et l’activité des polypes ont été suivis tous les 15 jours et la croissance déterminée au terme des 2 mois d’exposition. Les résultats préliminaires montrent une augmentation significative de la mortalité à 15°C, contrairement aux coraux méditerranéens, mais les autres paramètres biologiques (croissance, taux de capture de proie) ne semblent pas affectés par le changement de température. Les analyses du microbiote sont en cours, et permettront d’éclairer les causes de mortalités. Le développement des aquariums sous-pression qui s’achève va nous permettre de débuter les expérimentations à pression in-situ, soit 80 à 150 bars.

Les expérimentations se poursuivent in-situ et ex-situ. In situ, les suivis de croissance, de reproduction, de recrutement et de comportement ont été initiés ou renouvelés sur la période août 2022 – août 2023. Ex situ, les expérimentations sous-pression vont débuter avec l’objectif d’évaluer la réponse de trois espèces de coraux récifaux (Madrepora oculata, Desmophylum pertusum, Solenosmilia variabilis) à des scenarii de réchauffement et d’acidification des océans. En parallèle, et uniquement à pression atmosphérique, les comparaisons entre coraux Atlantique et coraux Méditerranéens vont se poursuivre avec un focus sur l’influence du changement de température ainsi que les effets cumulés du réchauffement et de la contamination par les micro-plastiques.

Chemel M., Peru E., Galand P., Lartaud F., 2022. Effects of temperature on deep corals from the Atlantic Ocean. Poster, International Coral Reef Symposium, 3-8 July 2022, Bremen, Germany.
Chemel M., Peru E., Galand P., Lartaud F., 2022. Réchauffement des eaux profondes : les coraux atlantiques sont-ils plus résilients que les méditerranéens ? Poster, Colloque Environnement et Climat, 22-25 juin 2022, Collioure, France.
Amand, L., Menot, L., Tourolle, J., Shillito, B., Zbinden, M., 2023. Pressurised aquaria for long-term experiments on deep-sea corals. Presented at the 8th International Symposium Deep-Sea Corals, Edinburgh, UK.
Chemel, M., Peru, E., Galand, P.E., Lartaud, F., 2023. Effects of temperature on cold-water coral holobiont in the Atlantic Ocean. Presented at the 8th International Symposium Deep-Sea Corals, Edinburgh, UK.
Menot, L., Tourolle, J., Amand, L., Bajjouk, T., Brandily, C., Chemel, M., Edinger, E.N., Ehrhold, A., Fabri, M.C., Fuchs, S., Galand, P.E., Hilario, A., Lartaud, F., Lagadec, J.-R., Michel, L.N., Moreau, B., Olu, K., Pradillon, F., Silva Jacinto, R., Shillito, B., Zbinden, M., 2023. ChEReef?: A multi-disciplinary and multi-scale project to assess and predict the health of deep-sea corals in the Bay of Biscay (NE Atlantic). Presented at the 8th International Symposium Deep-Sea Corals, Edinburgh, UK.

A l’instar des récifs de coraux tropicaux, les récifs de coraux d’eau froide forment des habitats complexes qui favorisent localement la biodiversité et la biomasse tout en fixant le dioxyde de carbone dans leur squelette. Ces coraux fournissent ainsi d’importants services écosystémiques. Ils offrent des fonctions de soutien, par exemple des frayères et des nurseries pour des poissons, et donc une fonction d’approvisionnement en poissons pour l’alimentation humaine. Ils ont également une fonction de régulation en tamponnant l’acidification des océans. Cependant, parce qu’ils se développent à plusieurs centaines voire plusieurs milliers mètres sous la surface, les récifs de coraux d’eau froide n’ont pas les même valeurs culturelles et récréatives que leurs homologues tropicaux. Cet éloignement, dans les profondeurs des océans, ne les préserve pourtant pas des pressions humaines. Le chalutage profond, les contaminations chimiques ou l’accumulation des déchets plastiques sont autant de menaces pour l’état de santé des coraux d’eau froide, auxquelles viennent s’ajouter le réchauffement et l’acidification des océans. Le réchauffement aura pour conséquence de pousser les coraux vers des eaux toujours plus profondes et plus froides, alors que l’acidification tendra à les faire remonter vers des eaux moins profondes et plus riches en carbonates. Les deux phénomènes conjugués pourraient réduire significativement la niche fondamentale des coraux d’eau froide si ceux-ci ne sont pas en mesure de s’adapter.
L’objectif du projet ARDECO sera d’évaluer les capacités d’adaptation et de prédire la dynamique des trois principales espèces de scléractiniaires constructeurs de récifs profonds (Desmophylum pertusum, Madrepora oculata et Solenosmilia variablis) face aux changements climatiques globaux. Deux stratégies expérimentales seront mises en œuvre, in situ et ex situ. In situ, des coraux seront transplantés, pour une période d’un an, d’une profondeur de 1000 mètres vers des zones moins profondes, de l’ordre de 400 mètres, où ne se trouvent plus que des débris de coraux. Des pièges à larves et des dispositifs de colonisation seront déployés en parallèle. L’objectif de ces expérimentations est de déterminer la niche fondamentale des coraux récifaux dans l’Atlantique Nord Est, et d’évaluer dans quelle mesure leur niche réalisée a été contrainte par l’intensification de la pêche profonde au cours des dernières décennies. Ex situ, des coraux seront soumis à une augmentation de température et/ou une réduction de pH pendant une période de 6 mois afin de tester leur réponse à des scénarios de changements globaux à l’horizon 2100. La grande originalité de ces expériences sera de les réaliser en simulant la profondeur où vivent naturellement ces espèces, grâce à des aquariums sous pression développés spécifiquement dans le cadre de ARDECO. Simuler la pression hydrostatique est en effet fondamental pour évaluer la réponse des coraux profonds aux changements globaux et ce pour deux raisons : i) parce que la dissolution des carbonates augmente avec la pression hydrostatique, aggravant ainsi les effets de l’acidification, et ii) parce que la pression influence l’état physiologique des organismes vivants et la négliger peut induire un biais expérimental. La réponse des coraux aux modifications de leur environnement in situ et ex situ sera évaluée en mesurant leur nutrition, leur croissance, leur reproduction, leur comportement ainsi que la nature et la fonction des interactions entre les polypes de coraux et leur microbiome. Le second aspect novateur d’ARDECO sera ainsi d’appréhender la réponse de l’holobionte corail à des modifications de son environnement. Un dernier volet fort du projet sera de sensibiliser le grand public et d’informer les organismes de gestion de l’environnement français et européen en appui à leurs stratégies de préservation des récifs de coraux profonds.

Coordination du projet

Lenaick Menot (Unité Etudes des Ecosystemes Profonds)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

LECOB Laboratoire d'Ecogéochimie des Environnements Benthiques
BOREA Biologie des organismes et écosystèmes aquatiques
IFREMER-REM-EEP Unité Etudes des Ecosystemes Profonds

Aide de l'ANR 656 046 euros
Début et durée du projet scientifique : mars 2021 - 48 Mois

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