Les chercheurs échantillonnent un tapis brunâtre de phytoplancton agrégé. Crédit : Katrin Schmidt
Le réchauffement climatique provoquera probablement des modifications abruptes dans d’importantes communautés d’algues en raison du déplacement des limites du «point de rupture» de la biodiversité dans les mers – selon l’analyse de l’Université associée à East Anglia ainsi que de l’Earlham Institute.
Une nouvelle étude, publiée aujourd’hui dans le dossier Communication des personnages , découvre qu’à mesure que les changements environnementaux étendent l’hémisphère chaud particulier, ces types de frontières devraient se déplacer vers les pôles au cours du prochain siècle.
Au lieu d’un changement progressif de la diversité des microbes dû au chauffage, les chercheurs recommandent que cela se produise beaucoup plus brusquement aux véritables « points de rupture » – partout où la température maximale de l’océan est d’environ 15 degrés avec une moyenne annuelle, isolant les eaux froides et chaudes. .
Le royaume-uni est l’une des régions qui sont durement touchées, et beaucoup plus soudainement qu’on ne le pensait auparavant. Mais le groupe dit que les modifications pourraient être arrêtées chaque fois que nous agissons rapidement pour empêcher le changement climatique.
Étant donné que les températures moyennes de la surface de la mer augmentent en raison du changement climatique, Jones Mock a observé une évolution de la durée de vie aquatique – par exemple, cette raie des mers européenne particulière – au large de la côte sud-est de l’Angleterre. Le bar d’Europe occidentale a une température optimale d’environ 50 à 77 degrés F, tandis que la morue, bien connue pour sa popularité auprès des magasins de poisson-frites britanniques, préfère vivre entre environ 34 et 59 degrés F. Crédit : Thomas Se moquer de
Le professeur Thomas Mock, par l’intermédiaire de l’École de l’UEA associée aux sciences de l’environnement, a déclaré : « Les algues sont essentielles pour maintenir un écosystème sain afin d’équilibrer la vie océanique. En absorbant l’énergie de la lumière du soleil, du co2 et de l’eau, ces personnes produisent des substances organiques pour la vie marine.
« Ces organismes sont à la base de quelques-uns des plus grands réseaux trophiques de la Terre et génèrent des séries biogéochimiques mondiales.
« Responsable d’au moins 20 % de la fixation annuelle du carbone dans le monde, les changements de chaleur pourraient avoir un impact substantiel sur les algues particulières dont dépendent nos systèmes marins, nos pêches et la biodiversité des océans.
« Nous souhaitions mieux comprendre comment la crise environnementale affecte les algues dans le monde, de l’Arctique à l’Antarctique. ”
Colorant l’eau, l’algue Phaeocystis s’épanouit au large du bateau d’échantillonnage, Polarstern, dans la région tempérée de l’Atlantique Nord. Crédit : Katrin Schmidt
La recherche a été dirigée par des scientifiques de l’UEA en coopération avec le Combined Genome Institute de la Section of Energy (DOE) des États-Unis (JGI, États-Unis) et l’Earlham Institute (Royaume-Uni).
L’étude majeure avait été menée sur 10 ans par une équipe mondiale de trente-deux chercheurs, provenant d’établissements tels que l’Université associée à Exeter au Royaume-Uni ainsi que la société Alfred Wegener pour la recherche polaire et marine en Allemagne.
Cela impliquait la première analyse pôle à pôle de la façon dont les algues (phytoplancton eucaryote) et leur génétique exprimée sont géographiquement dispersées dans les océans. Par conséquent, l’équipe a étudié comment l’activité de leurs gènes est modifiée en raison de problèmes environnementaux dans la haute mer, d’un pôle à l’autre.
Étant donné que la partie supérieure de l’océan connaît un réchauffement important en raison de l’augmentation des niveaux de DIOXYDE DE CARBONE, les scientifiques ont estimé comment la soumission de ces villes d’algues pourrait changer en fonction d’un modèle du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution de l’environnement (GIEC) cinq e Dossier d’évaluation.
Des scientifiques échantillonnent des communautés de phytoplancton sous la glace à l’aide d’un « siège momie ». « Les zones résidentielles sous la glace sont vitales en ce qui concerne, par exemple, le krill ainsi que d’autres micro-organismes se nourrissant sous la glace. Crédit : Katrin Schmidt
La variété et l’action des gènes des communautés d’algues particulières sont façonnées simplement par des interactions avec de minuscules organismes unicellulaires, ou même des procaryotes, dans le cadre de microbiomes complexes.
Les chercheurs en particulier ont découvert que ces communautés mondiales pourraient être divisées en deux groupes principaux – des micro-organismes qui résident principalement dans les océans polaires froids et les océans non polaires chauds.
Les modèles géographiques sont mieux décrits par les différences dans le cadre physique de l’eau particulière (par exemple, l’eau froide mélangée saisonnièrement par rapport à l’eau confortable stratifiée en permanence) de l’océan supérieur causée par les gradients de température latitudinaux.
Les micro-organismes ont été analysés par élimination des acides nucléiques et ADN et le séquençage d’ARNm d’échantillons recueillis lors de quatre campagnes d’analyse dans l’océan Frosty, l’océan Nord, l’océan Sud et la partie sud de l’océan.
Le professeur Mock a déclaré: “Des efforts internationaux importants ont permis de mieux comprendre ce qui détermine la diversité particulière de ces micro-organismes et leur biogéographie mondiale dans l’océan mondial, cependant, il existe certainement encore une connaissance limitée des conditions environnementales responsables des différences entre les communautés d’espèces voisines sur la grande échelle à travers le pôle à la tige.
« Nos résultats fournissent de nouvelles informations sur la façon dont la transformation des conditions environnementales s’associe aux modifications de la biodiversité soumises à des fluctuations et des perturbations environnementales à grande échelle. Cette connaissance est importante pour prédire les résultats du réchauffement climatique et peut donc manuel la gestion de l’environnement.
«Nous pouvons nous attendre à ce que les systèmes marins particuliers du Royaume-Uni et d’autres pays à cette latitude soient gravement touchés, et beaucoup plus soudainement qu’on ne le pensait auparavant.
«La plus grande modification de l’écosystème se produira lorsque les organisations de microalgues marines et leurs bactéries apparentées autour du ROYAUME-UNI seront remplacées par leurs homologues d’eau chaude.
« Cela est probablement dû à la limite de l’environnement qui se déplace vers les pôles ou au « point de rupture de la biodiversité » isolant les deux communautés. Avec cela, la température moyenne annuelle de la haute mer doit s’avérer supérieure à 15 ° C.
“Ce n’est pourtant pas vraiment irréversible, quand on peut arrêter le réchauffement climatique”, a-t-il ajouté.
Un ours polaire curieux près du Groenland découvre le brise-glace Polarstern. Les ours polaires, qui s’attaquent aux phoques, font partie de la chaîne alimentaire de l’océan Arctique que le changement climatique menace. Pointage de crédit : Katrin Schmidt
Le co-auteur, le docteur Richard Leggett de l’Earlham Institute, a ajouté : « Cette étude montre en outre quel rôle essentiel les progrès de la technologie de séquençage de l’ADN ont joué dans la compréhension des environnements océaniques et, ce faisant, en aidant les chercheurs à découvrir et à saisir ce qui inclut les les plus grands défis environnementaux auxquels notre planète est confrontée. ”
La tâche a été dirigée simplement par deux anciens doctorants des écoles des sciences de l’environnement et des sciences de la transformation de l’UEA, le Dr . Kara Martin (également dépendante de l’Earlham Institute) et Dr . Katrin Schmidt.
Le docteur Martin a déclaré: «Ces résultats suggèrent que la limite écologique la plus cruciale dans la partie supérieure de l’océan distingue les microbiomes d’algues polaires des non polaires avec les deux hémisphères, ce qui modifie généralement non seulement l’échelle spatiale particulière associée aux microbiomes d’algues, mais se déplace également vers les pôles. à cause du réchauffement climatique.
“Nous prévoyons que les” points de rupture “associés à la diversité microbienne se déplaceront certainement nettement vers les pôles en raison du réchauffement – en particulier autour des îles britanniques – ainsi que des changements brusques dans les microbiomes algaux provoqués par le changement climatique induit par l’homme.
« C’est devenu une expérience merveilleuse et une opportunité incroyable d’utiliser une équipe magnifique. Conjointement, nous avons analysé un ensemble de données fantastique qui augmente la latitude dans notre analyse microbienne de l’océan, nous permettant de mieux comprendre notre océan en transformation de la tige au pôle. ”
Dr. Schmidt a déclaré: «Au cours de nos propres croisières de recherche, nous avons tous déjà remarqué des quartiers d’algues très différents, des eaux chaudes aux eaux froides. Cette découverte initiale particulière a été étayée par les résultats suggérant le fait que la frontière écologique la plus importante dans la haute mer sépare les microbiomes d’algues polaires et non polaires dans les deux hémisphères. Et plus important encore, cette limite particulière modifie non seulement l’escalade spatiale des microbiomes algaux, mais se déplace également vers les pôles en raison du réchauffement climatique. ”
Le professeur Tim Lenton, par l’intermédiaire de l’Université d’Exeter, a déclaré: « Alors que l’océan se réchauffe, planifie le changement climatique au cours de ce siècle, nous prévoyons que le « point de rupture » entre les communautés de microalgues froides et polaires et les communautés de microalgues chaudes et non polaires se déplacera vers le nord à travers le océans autour des îles britanniques.
« Comme les microalgues sont essentielles à la base de la chaîne alimentaire, nous pouvons anticiper des changements majeurs dans l’écosystème marin restant, ainsi que des implications pour la pêche, ainsi que la préservation marine.
« La ‘pompe à carbone biologique’ où l’océan absorbe le dioxyde de carbone de l’environnement changera avec ce changement dans les zones de microalgues – probablement de moins en moins efficace – ce qui pourrait à son tour amplifier le réchauffement mondial. ”
Le séquençage a été effectué au JGI inclus dans le projet de système scientifique communautaire Sea Associated with Change: Eukaryotic Phytoplancton Communities in the Frosty Ocean.
Point de référence : « La différence biogéographique des microbiomes algaux en haute mer du pôle au pôle » 16 sept 2021, Communication Nature .
DOI : dix. 1038/s41467-021-25646-9
