Des récifs mourants et des coraux autrefois vibrants qui ont depuis perdu toute couleur : le changement climatique a des effets massifs sur les architectes des villes sous-marines. Au fur et à mesure que les eaux se réchauffent, le phénomène de “blanchiment des coraux” continue de se propager. Pourtant, tous les coraux ne sont pas également sensibles. Une équipe internationale dirigée par Cesar Pacherres et Moritz Holtappels de l’Institut Alfred Wegener, du Centre Helmholtz pour la recherche polaire et marine (AWI) à Bremerhaven et Soeren Ahmerkamp de l’Institut Max Planck de microbiologie marine à Brême a peut-être trouvé l’explication : l’utilisation de minuscules filaments (cils), les coraux peuvent influencer les courants dans leur voisinage immédiat, se protégeant des concentrations nocives d’oxygène, comme le rapportent les experts dans la revue Biologie actuelle.
Les récifs coralliens ne sont pas seulement l’un des écosystèmes les plus riches en biodiversité de notre planète ; elles comptent également parmi les plus importantes sur le plan économique. “Par exemple, ils sont extrêmement importants pour la pêche et le tourisme”, explique Moritz Holtappels. “Et en tant que brise-lames, ils fournissent des services essentiels pour la gestion côtière.” En conséquence, les experts sont très préoccupés par l’état actuel de ces précieuses villes sous-marines, qui sont simultanément confrontées à diverses menaces : la surfertilisation et l’acidification de l’océan, ainsi qu’une pêche trop intensive. Pire encore, le changement climatique conduit de plus en plus au redoutable “blanchiment des coraux”.
Cela se produit lorsque l’eau devient trop chaude pour les constructeurs de récifs. La plupart des petits polypes qui créent ces impressionnantes formations de carbonate de calcium vivent en symbiose avec des algues appartenant aux dinoflagellés. Ils offrent une protection à ces organismes et reçoivent en retour du sucre riche en énergie et d’autres produits que leurs “colocataires” produisent à partir de dioxyde de carbone et d’eau à l’aide de la lumière du soleil. Mais ce processus, connu sous le nom de photosynthèse, peut devenir problématique lorsque les températures grimpent trop haut. Au lieu de fournir de l’énergie aux coraux, les algues libèrent des substances nocives. En réponse, les polypes les “expulsent”, ce qui fait que les coraux perdent leur couleur et, dans de nombreux cas, meurent complètement. “Mais cela n’arrive pas à tous les coraux d’un récif”, explique Cesar Pacherres. “Certains blanchissent rapidement, d’autres pas du tout.” Qu’est-ce qui explique la différence de réponses ?
Pour le savoir, les chercheurs ont examiné de plus près la relation complexe entre le corail pierreux Porites lutea et ses voisins verts. Apparemment, l’un des problèmes auxquels est confronté cet “appartement partagé” sous-marin est que la photosynthèse des algues libère de grandes quantités d’oxygène. Bien que vital pour la plupart de la flore et de la faune, trop d’oxygène peut être dangereux, en particulier dans les eaux chaudes. Lorsque la concentration est trop élevée, l’organe de photosynthèse des algues traite de plus en plus l’oxygène au lieu du dioxyde de carbone. Ce n’est pas seulement moins efficace en termes de production d’énergie ; il produit également des radicaux oxygène dangereux, qui peuvent endommager les cellules. “Lorsqu’il y a trop de soleil, il est difficile pour les coraux de se débarrasser de ce surplus d’oxygène”, explique Pacherres. “Le faible mouvement de l’eau et les températures élevées aggravent cet effet, connu sous le nom de stress oxydatif, qui est largement considéré comme la principale cause du blanchissement des coraux.”
Utilisant de nouvelles méthodes innovantes, les experts ont suivi la piste de l’oxygène. Ce qu’ils ont appris : les algues productrices d’oxygène n’étaient en aucun cas uniformément réparties parmi les coraux examinés. Les algues étaient beaucoup plus denses dans certaines régions que dans d’autres. “Nous nous attendions à trouver les concentrations d’oxygène les plus élevées dans l’eau au-dessus de ces points chauds de photosynthèse”, explique Soeren Ahmerkamp. “Mais à notre grande surprise, c’est tout le contraire qui était vrai.”
Cette découverte contredit la théorie conventionnelle concernant le transfert de masse entre les coraux et leurs environs : jusqu’à récemment, l’hypothèse était que, une fois que les substances libérées avaient quitté le tissu en question, elles se déplaçaient simplement des régions à plus forte concentration vers celles à plus faible concentration par diffusion. Mais si cela était vrai, les chercheurs auraient dû trouver les concentrations d’oxygène les plus élevées là où le plus d’oxygène était produit. La seule explication d’un modèle différent est si les coraux transportent activement l’élément ailleurs. Et grâce aux technologies de surveillance de pointe, ils savent désormais exactement comment procéder.
“L’astuce est que les minuscules poils, ou cils, à la surface des coraux, lorsqu’ils sont déplacés à l’unisson, créent de petits tourbillons”, explique Ahmerkamp. De cette façon, les polypes peuvent façonner des courants locaux afin de ventiler spécifiquement les zones riches en algues. Pour ce faire, ils dirigent l’eau pauvre en oxygène vers les zones où la densité d’algues est la plus élevée, où elle se charge en oxygène. À son tour, la partie ascendante du tourbillon produit s’éloigne des coraux et libère sa charge plus haut dans la colonne d’eau. À l’aide d’un modèle informatique, les chercheurs ont simulé l’interaction entre la diffusion et l’action ciliaire à la surface des coraux. Comme le montre la simulation, en produisant ces tourbillons locaux à proximité des algues, les coraux durs peuvent réduire de moitié la surface de leur surface exposée à des concentrations critiques d’oxygène.
“Ainsi, ces coraux sessiles ne sont pas complètement à la merci de leur environnement marin, comme on le croyait auparavant”, résume Moritz Holtappels. Influencer le transfert de masse avec leur environnement de manière ciblée et évacuer l’excès d’oxygène peut être vital pour ces organismes, en particulier ceux qui poussent dans des eaux avec peu ou pas de courant. Cependant, tous les coraux ne disposent probablement pas d’un système de ventilation aussi raffiné. Cela pourrait expliquer pourquoi certains subissent un blanchiment plus extrême que d’autres en réponse à des conditions défavorables.
