Impact humain sur la vie marine - Human impact on marine life
Les activités humaines affectent la vie marine et les habitats marins à travers la surpêche , la perte d'habitats , l'introduction d' espèces envahissantes , la pollution des océans , l'acidification des océans et le réchauffement des océans . Celles-ci ont un impact sur les écosystèmes marins et les réseaux trophiques et peuvent avoir des conséquences encore méconnues pour la biodiversité et le maintien des formes de vie marine.
Selon le GIEC (2019), depuis 1950, "de nombreuses espèces marines de divers groupes ont subi des changements dans leur aire de répartition géographique et leurs activités saisonnières en réponse au réchauffement des océans, au changement de la glace de mer et aux changements biogéochimiques, tels que la perte d'oxygène, dans leurs habitats".
Il a été estimé que seulement 13% de la zone océanique reste sauvage , principalement dans les zones océaniques ouvertes plutôt que le long de la côte.
Surpêche
trophique La surpêche de poissons à haut niveau trophique comme le thon peut entraîner
leur remplacement par des organismes à faible niveau trophique, comme les méduses
La surpêche concerne un tiers des stocks mondiaux de poissons, selon un rapport de 2018 de l' Organisation des Nations Unies pour l' alimentation et l'agriculture . De plus, les observateurs de l'industrie pensent que la pêche illégale, non déclarée et non réglementée est pratiquée dans la plupart des pêcheries et représente jusqu'à 30 % des captures totales dans certaines pêcheries importantes. Dans un phénomène appelé la pêche sur la chaîne alimentaire , le niveau trophique moyen des pêches mondiales a diminué en raison de la surpêche de haut niveau trophique poissons.
"C'est presque comme si nous utilisions notre armée pour combattre les animaux dans l'océan. Nous gagnons progressivement cette guerre pour les exterminer."
– Daniel Pauly , pionnier des impacts humains sur les pêcheries mondiales,
La perte d'habitat
Les écosystèmes côtiers sont particulièrement endommagés par l'homme. Une perte importante d' habitat se produit en particulier dans les prairies sous-marines, les forêts de mangroves et les récifs coralliens, qui sont tous en déclin à l'échelle mondiale en raison des perturbations humaines.
Les récifs coralliens font partie des écosystèmes les plus productifs et les plus diversifiés de la planète, mais un cinquième d'entre eux a disparu ces dernières années en raison de perturbations anthropiques. Les récifs coralliens sont des écosystèmes d'origine microbienne qui dépendent de micro-organismes marins pour retenir et recycler les nutriments afin de prospérer dans les eaux oligotrophes . Cependant, ces mêmes micro-organismes peuvent également déclencher des boucles de rétroaction qui intensifient le déclin des récifs coralliens, avec des effets en cascade à travers les cycles biogéochimiques et les réseaux trophiques marins . Une meilleure compréhension des interactions microbiennes complexes au sein des récifs coralliens est nécessaire si la conservation des récifs a une chance de réussir à l'avenir.
Les herbiers marins ont perdu 30 000 km 2 (12 000 milles carrés) au cours des dernières décennies. Les services écosystémiques des herbiers marins , d'une valeur actuelle d'environ 1,9 billion de dollars américains par an, comprennent le cycle des nutriments , la fourniture de nourriture et d'habitats à de nombreux animaux marins, notamment les dugongs , les lamantins et les tortues vertes en voie de disparition , et des facilitations majeures pour les poissons de récifs coralliens .
Un cinquième des forêts de mangrove du monde a également disparu depuis 1980. La menace la plus pressante pour les forêts de varech est peut-être la surpêche des écosystèmes côtiers, qui, en supprimant les niveaux trophiques plus élevés, facilite leur transition vers des landes à oursins appauvries .
Les espèces envahissantes
Une espèce envahissante est une espèce non indigène à un endroit particulier qui peut se propager à un degré qui cause des dommages à l'environnement, à l'économie humaine ou à la santé humaine. En 2008, Molnar et al. ont documenté les voies d'accès de centaines d'espèces marines envahissantes et ont découvert que le transport maritime était le mécanisme dominant pour le transfert d'espèces envahissantes dans l'océan. Les deux principaux mécanismes maritimes de transport des organismes marins vers d'autres environnements océaniques sont l' encrassement des coques et le transfert des eaux de ballast .
L'eau de ballast captée en mer et rejetée au port est une source majeure de vie marine exotique indésirable. Les moules zébrées d'eau douce envahissantes , originaires des mers Noire, Caspienne et Azov, ont probablement été transportées vers les Grands Lacs via l'eau de ballast d'un navire transocéanique. Meinesz pense que l'un des pires cas d'une seule espèce envahissante causant des dommages à un écosystème peut être attribué à une méduse apparemment inoffensive . Mnemiopsis leidyi , une espèce de méduse en peigne qui s'est propagée de sorte qu'elle habite maintenant les estuaires dans de nombreuses régions du monde, a été introduite pour la première fois en 1982 et aurait été transportée vers la mer Noire dans les eaux de ballast d'un navire. La population de méduses a augmenté de façon exponentielle et, en 1988, elle faisait des ravages dans l' industrie de la pêche locale . « Les captures d' anchois sont passées de 204 000 tonnes en 1984 à 200 tonnes en 1993 ; le sprat de 24 600 tonnes en 1984 à 12 000 tonnes en 1993 ; le chinchard de 4 000 tonnes en 1984 à zéro en 1993. » Maintenant que les méduses ont épuisé le zooplancton , y compris les larves de poissons, leur nombre a considérablement diminué, mais elles continuent à maintenir la mainmise sur l' écosystème .
Les espèces envahissantes peuvent envahir des zones autrefois occupées, faciliter la propagation de nouvelles maladies, introduire du nouveau matériel génétique , modifier les paysages marins sous-marins et compromettre la capacité des espèces indigènes à se nourrir. Les espèces envahissantes sont responsables d'environ 138 milliards de dollars par an en pertes de revenus et en coûts de gestion aux États-Unis seulement.
Pollution marine
La pollution marine se produit lorsque des substances utilisées ou propagées par l'homme, telles que des déchets industriels , agricoles et résidentiels , des particules , du bruit , un excès de dioxyde de carbone ou des organismes envahissants pénètrent dans l' océan et y provoquent des effets nocifs. La majorité de ces déchets (80 %) provient d'activités terrestres, bien que le transport maritime y contribue également de manière significative. Étant donné que la plupart des apports proviennent de la terre, que ce soit via les rivières , les eaux usées ou l'atmosphère, cela signifie que les plateaux continentaux sont plus vulnérables à la pollution. La pollution de l'air est également un facteur contributif en transportant du fer, de l'acide carbonique, de l'azote, du silicium, du soufre, des pesticides ou des particules de poussière dans l'océan. La pollution provient souvent de sources diffuses telles que le ruissellement agricole , les débris soufflés par le vent et la poussière. Ces sources diffuses sont en grande partie dues au ruissellement qui pénètre dans l'océan par les rivières, mais les débris et la poussière soufflés par le vent peuvent également jouer un rôle, car ces polluants peuvent se déposer dans les cours d'eau et les océans. Les voies de pollution comprennent les rejets directs, le ruissellement terrestre, la pollution par les navires , la pollution atmosphérique et, potentiellement, l'exploitation minière en haute mer .
Les types de pollution marine peuvent être regroupés en pollution par les débris marins , la pollution plastique , y compris les microplastiques , l'acidification des océans , la pollution par les nutriments , les toxines et le bruit sous-marin. La pollution plastique dans l'océan est un type de pollution marine par les plastiques , dont la taille va des gros matériaux d'origine tels que les bouteilles et les sacs aux microplastiques formés à partir de la fragmentation de la matière plastique. Les débris marins sont principalement des déchets humains jetés qui flottent ou sont suspendus dans l'océan. La pollution plastique est nocive pour la vie marine .
Une autre préoccupation est le ruissellement des nutriments (azote et phosphore) provenant de l'agriculture intensive et l'évacuation des eaux usées non traitées ou partiellement traitées dans les rivières et par la suite les océans. Ces nutriments azotés et phosphorés (qui sont également contenus dans les engrais ) stimulent la croissance du phytoplancton et des macroalgues , ce qui peut entraîner des proliférations d'algues nocives ( eutrophisation ) pouvant être nocives pour l'homme ainsi que pour les créatures marines. Une croissance excessive d'algues peut également étouffer les récifs coralliens sensibles et entraîner une perte de biodiversité et de santé des coraux. Une deuxième préoccupation majeure est que la dégradation des proliférations d'algues peut conduire à l'épuisement de l' oxygène dans les eaux côtières, une situation qui peut être exacerbée par le changement climatique car le réchauffement réduit le mélange vertical de la colonne d'eau.Pollution par les nutriments
La pollution par les nutriments est une cause principale d' eutrophisation des eaux de surface, dans laquelle un excès de nutriments, généralement des nitrates ou des phosphates , stimule la croissance des algues. Cette algue meurt, coule et est décomposée par les bactéries présentes dans l'eau. Ce processus de décomposition consomme de l'oxygène, épuisant l'approvisionnement d'autres espèces marines et créant ce que l'on appelle une « zone morte ». Les zones mortes sont hypoxiques, ce qui signifie que l'eau a de très faibles niveaux d'oxygène dissous. Cela tue la vie marine ou la force à quitter la zone, en supprimant la vie de la zone et en lui donnant le nom de zone morte. Des zones hypoxiques ou des zones mortes peuvent se produire naturellement, mais la pollution par les nutriments provenant de l'activité humaine a transformé ce processus naturel en un problème environnemental.
Il existe cinq principales sources de pollution par les nutriments. La source la plus courante de ruissellement de nutriments est les eaux usées municipales. Ces eaux usées peuvent atteindre les cours d'eau par les eaux pluviales, les fuites ou le déversement direct d'eaux usées humaines dans les plans d'eau. Les autres sources les plus importantes proviennent des pratiques agricoles. Les engrais chimiques utilisés dans l'agriculture peuvent s'infiltrer dans les eaux souterraines ou être emportés par les eaux de pluie, pénétrant dans les cours d'eau et introduisant un excès d'azote et de phosphore dans ces environnements. Les déchets d'élevage peuvent également pénétrer dans les cours d'eau et introduire un excès de nutriments. La pollution par les nutriments provenant du fumier animal est plus intense dans les exploitations d'élevage industriel, dans lesquelles des centaines ou des milliers d'animaux sont élevés dans une zone concentrée. Le drainage des eaux pluviales est une autre source de pollution par les nutriments. Les nutriments et les engrais des propriétés résidentielles et des surfaces imperméables peuvent être récupérés dans les eaux pluviales, qui se déversent ensuite dans les rivières et les ruisseaux voisins qui finissent par se jeter dans l'océan. La cinquième source principale de ruissellement de nutriments est l'aquaculture, dans laquelle les organismes aquatiques sont cultivés dans des conditions contrôlées. Les excréments, l'excès de nourriture et d'autres déchets organiques créés par ces opérations introduisent un excès de nutriments dans l'eau environnante.
Produits chimiques toxiques
Les produits chimiques toxiques peuvent adhérer à de minuscules particules qui sont ensuite absorbées par le plancton et les animaux benthiques , dont la plupart sont soit des dépositaires soit des filtreurs . De cette façon, les toxines sont concentrées vers le haut dans les chaînes alimentaires océaniques . De nombreuses particules se combinent chimiquement d'une manière qui épuise l' oxygène, ce qui provoque des estuaires pour devenir anoxique . Les pesticides et les métaux toxiques sont également incorporés dans les réseaux trophiques marins, nuisant à la santé biologique de la vie marine. De nombreux aliments pour animaux ont une teneur élevée en farine de poisson ou en hydrolysat de poisson . De cette façon, les toxines marines sont retransférées aux animaux terrestres d'élevage, puis aux humains.
Les concentrations de phytoplancton ont augmenté au cours du siècle dernier dans les eaux côtières et, plus récemment, ont diminué en haute mer. L'augmentation du ruissellement de nutriments provenant des terres peut expliquer l'augmentation du phytoplancton côtier, tandis que le réchauffement des températures de surface en haute mer peut avoir renforcé la stratification dans la colonne d'eau, réduisant le flux de nutriments des profondeurs que le phytoplancton de la haute mer trouve utile.
Pollution plastique
Plus de 300 millions de tonnes de plastique sont produites chaque année, dont la moitié sont utilisées dans des produits à usage unique comme des gobelets, des sacs et des emballages. Au moins 8 millions de tonnes de plastique pénètrent dans les océans chaque année. Il est impossible de le savoir avec certitude, mais on estime qu'environ 150 millions de tonnes métriques de plastique existent dans nos océans. La pollution plastique représente 80% de tous les débris marins des eaux de surface aux sédiments des grands fonds. Parce que les plastiques sont légers, une grande partie de cette pollution est observée à la surface de l'océan et autour, mais les déchets et particules de plastique se trouvent maintenant dans la plupart des habitats marins et terrestres, y compris les eaux profondes, les Grands Lacs, les récifs coralliens, les plages, les rivières et les estuaires. . La preuve la plus frappante du problème du plastique océanique sont les taches de déchets qui s'accumulent dans les régions de tourbillon. Un gyre est un courant océanique circulaire formé par les vents de la Terre et les forces créées par la rotation de la planète. Il existe cinq gyres océaniques principaux : les gyres subtropicaux du Pacifique Nord et Sud, les gyres subtropicaux de l'Atlantique Nord et Sud et le gyre subtropical de l'océan Indien. Il y a d'importants correctifs de déchets dans chacun d'eux.
De plus gros déchets plastiques peuvent être ingérés par des espèces marines, remplissant leur estomac et leur faisant croire qu'elles sont pleines alors qu'en fait elles n'ont rien absorbé de valeur nutritive. Cela peut amener des oiseaux de mer, des baleines, des poissons et des tortues à mourir de faim avec des estomacs remplis de plastique. Les espèces marines peuvent également être étouffées ou empêtrées dans les déchets plastiques.
La plus grande menace de pollution plastique des océans vient des microplastiques. Ce sont de petits fragments de débris de plastique, dont certains ont été produits pour être aussi petits, comme des microbilles. D'autres microplastiques proviennent de l'altération de déchets plastiques plus gros. Une fois que de plus gros morceaux de déchets plastiques pénètrent dans l'océan ou dans n'importe quelle voie navigable, l'exposition au soleil, la température, l'humidité, les vagues et le vent commencent à briser le plastique en morceaux de moins de cinq millimètres de long. Les plastiques peuvent également être décomposés par des organismes plus petits qui mangent des débris de plastique, les décomposent en petits morceaux, et excrètent ces microplastiques ou les crachent. Lors de tests en laboratoire, il a été découvert que les amphipodes de l'espèce Orchestia gammarellus pouvaient rapidement dévorer des morceaux de sacs en plastique, déchirant un seul sac en 1,75 million de fragments microscopiques. Bien que le plastique soit décomposé, il s'agit toujours d'un matériau synthétique qui ne se biodégrade pas. On estime qu'environ 90 % des plastiques présents dans l'environnement marin pélagique sont des microplastiques. Ces microplastiques sont fréquemment consommés par les organismes marins à la base de la chaîne alimentaire, comme le plancton et les larves de poisson, ce qui entraîne une concentration de plastique ingéré en amont de la chaîne alimentaire. Les plastiques sont produits avec des produits chimiques toxiques qui pénètrent ensuite dans la chaîne alimentaire marine, y compris le poisson que certains humains mangent.
Microplastiques parmi les sphères de sable et de verre dans les sédiments du Rhin . La barre blanche représente 1 mm.
De vastes plaques de déchets plastiques se sont accumulées au centre des tourbillons océaniques .
Résultats du modèle pour la densité de comptage de petites particules plastiques planctoniques.
Rouge : plus denseVert : moins dense
Interactions entre micro - organismes marins et microplastiques
Pollution sonore
Il existe un paysage sonore naturel dans l'océan autour duquel les organismes évoluent depuis des dizaines de milliers d'années. Cependant, l'activité humaine a perturbé ce paysage sonore, noyant en grande partie les sons dont les organismes dépendent pour s'accoupler, éloigner les prédateurs et voyager. Les hélices et moteurs de navires et de bateaux, la pêche industrielle, la construction côtière, le forage pétrolier, les études sismiques, la guerre, l'exploitation minière des fonds marins et la navigation par sonar ont tous introduit une pollution sonore dans les environnements océaniques. La navigation à elle seule a contribué à une augmentation estimée à 32 fois du bruit à basse fréquence le long des principales routes de navigation au cours des 50 dernières années, éloignant les animaux marins des aires de reproduction et d'alimentation vitales. Le son est le signal sensoriel qui voyage le plus loin dans l'océan, et la pollution sonore anthropique perturbe la capacité des organismes à utiliser le son. Cela crée un stress pour les organismes qui peut affecter leur santé globale, perturber leur comportement, leur physiologie et leur reproduction, et même provoquer la mortalité. Les explosions sonores provenant des relevés sismiques peuvent endommager les oreilles des animaux marins et causer des blessures graves. La pollution sonore est particulièrement dommageable pour les mammifères marins qui dépendent de l'écholocalisation, comme les baleines et les dauphins. Ces animaux utilisent l'écholocation pour communiquer, naviguer, se nourrir et trouver des partenaires, mais un excès de son interfère avec leur capacité à utiliser l'écholocation et, par conséquent, à effectuer ces tâches vitales.
Exploitation minière
La perspective de l'exploitation minière en haute mer a suscité des inquiétudes chez les scientifiques et les groupes environnementaux concernant les impacts sur les écosystèmes fragiles des eaux profondes et les impacts plus larges sur la pompe biologique de l'océan .
Maladie d'origine humaine
Le changement rapide des environnements océaniques permet aux maladies de prospérer. Les microbes pathogènes peuvent changer et s'adapter aux nouvelles conditions océaniques beaucoup plus rapidement que les autres espèces marines, ce qui leur donne un avantage dans les écosystèmes océaniques. Ce groupe d'organismes comprend les virus, les bactéries, les champignons et les protozoaires. Alors que ces organismes pathogènes peuvent s'adapter rapidement, d'autres espèces marines sont affaiblies par les changements rapides de leur environnement. De plus, les microbes sont de plus en plus abondants en raison de l'aquaculture, de l'élevage de la vie aquatique et des déchets humains qui polluent l'océan. Ces pratiques introduisent de nouveaux agents pathogènes et un excès de nutriments dans l'océan, encourageant davantage la survie des microbes.
Certains de ces microbes ont de larges gammes d'hôtes et sont appelés agents pathogènes multi-hôtes. Cela signifie que l'agent pathogène peut infecter, se multiplier et être transmis à partir d'espèces différentes et non apparentées. Les agents pathogènes multi-hôtes sont particulièrement dangereux car ils peuvent infecter de nombreux organismes, mais peuvent ne pas être mortels pour tous. Cela signifie que les microbes peuvent exister dans des espèces plus résistantes et utiliser ces organismes comme vaisseaux pour infecter en continu une espèce sensible. Dans ce cas, l'agent pathogène peut éliminer complètement les espèces sensibles tout en maintenant un approvisionnement en organismes hôtes.
Changement climatique
En milieu marin, la production primaire microbienne contribue substantiellement à la séquestration du CO 2 . Les micro-organismes marins recyclent également les nutriments pour les utiliser dans le réseau trophique marin et, ce faisant, libèrent du CO 2 dans l'atmosphère. La biomasse microbienne et d'autres matières organiques (restes de plantes et d'animaux) sont converties en combustibles fossiles sur des millions d'années. En revanche, la combustion de combustibles fossiles libère des gaz à effet de serre en une petite fraction de ce temps. En conséquence, le cycle du carbone est déséquilibré et les niveaux de CO 2 dans l' atmosphère continueront d'augmenter tant que les combustibles fossiles continueront à être brûlés.
Réchauffement des océans
.gif)
Source : NASA GISS
La majeure partie de l'énergie thermique provenant du réchauffement climatique va dans l'océan, et non dans l'atmosphère ou le réchauffement de la terre. Les scientifiques ont réalisé il y a plus de 30 ans que l'océan était une empreinte clé de l'impact humain sur le changement climatique et que "la meilleure opportunité pour une amélioration majeure de notre compréhension de la sensibilité climatique est probablement la surveillance de la température interne de l'océan".
Les organismes marins se déplacent vers les parties les plus froides de l'océan à mesure que le réchauffement climatique se poursuit. Par exemple, un groupe de 105 espèces de poissons et d'invertébrés marins a été suivi le long de la côte nord-est des États-Unis et dans l'est de la mer de Béring. Au cours de la période de 1982 à 2015, le centre moyen de la biomasse du groupe s'est déplacé vers le nord d'environ 10 milles et s'est déplacé d'environ 20 pieds plus profondément.
Il est prouvé que l'augmentation des températures des océans fait des ravages sur l'écosystème marin. Par exemple, une étude sur les changements du phytoplancton dans l' océan Indien indique un déclin allant jusqu'à 20 % du phytoplancton marin au cours des six dernières décennies. Pendant l'été, l'océan Indien occidental abrite l'une des plus grandes concentrations de proliférations de phytoplancton marin au monde. Le réchauffement accru de l'océan Indien améliore la stratification de l'océan, ce qui empêche le mélange des nutriments dans la zone euphotique où une lumière abondante est disponible pour la photosynthèse. Ainsi, la production primaire est limitée et tout le réseau trophique de la région est perturbé. Si le réchauffement rapide se poursuit, l'océan Indien pourrait se transformer en un désert écologique et cesser d'être productif.
Le réchauffement des océans modifie la répartition de l'espèce clé de krill antarctique
Dans l'Antarctique, les espèces d'eau peu profonde à distribution limitée, comme cette morue émeraude , sont menacées.
.jpg)
L' oscillation antarctique (également appelée mode annulaire austral ) est une ceinture de vents d'ouest ou de basse pression entourant l' Antarctique qui se déplace vers le nord ou le sud selon la phase dans laquelle elle se trouve. Dans sa phase positive, la ceinture de vent d'ouest qui entraîne le courant circumpolaire antarctique s'intensifie et se contracte vers l' Antarctique , tandis que sa phase négative la ceinture se déplace vers l'équateur. Les vents associés à l'oscillation antarctique provoquent une remontée océanique d' eaux profondes circumpolaires chaudes le long du plateau continental antarctique. Cela a été lié à la fonte basale de la plate-forme glaciaire , ce qui représente un mécanisme possible entraîné par le vent qui pourrait déstabiliser de grandes parties de la calotte glaciaire antarctique. L'oscillation antarctique est actuellement dans la phase positive la plus extrême qui se soit produite depuis plus de mille ans. Récemment, cette phase positive s'est encore intensifiée, et cela a été attribué à l'augmentation des niveaux de gaz à effet de serre et à l'appauvrissement ultérieur de l'ozone stratosphérique. Ces altérations à grande échelle de l'environnement physique « entraînent des changements à tous les niveaux des réseaux trophiques marins de l'Antarctique ». Le réchauffement des océans modifie également la répartition du krill antarctique . Le krill antarctique est l' espèce clé de l' écosystème antarctique au-delà du plateau côtier et constitue une importante source de nourriture pour les mammifères marins et les oiseaux .
Le GIEC (2019) affirme que les organismes marins sont affectés à l'échelle mondiale par le réchauffement des océans avec des impacts directs sur les communautés humaines, la pêche et la production alimentaire. Il est probable qu'il y aura une diminution de 15% du nombre d'animaux marins et une diminution de 21% à 24% des captures halieutiques d'ici la fin du 21e siècle en raison du changement climatique.
Une étude de 2020 rapporte que d'ici 2050, le réchauffement climatique pourrait se propager dans les profondeurs de l'océan sept fois plus vite qu'aujourd'hui, même si les émissions de gaz à effet de serre sont réduites. Le réchauffement des couches mésopélagiques et plus profondes pourrait avoir des conséquences majeures sur le réseau trophique des océans profonds , car les espèces océaniques devront se déplacer pour rester à des températures de survie.
Élévation du niveau de la mer
Les écosystèmes côtiers sont confrontés à de nouveaux changements en raison de l' élévation du niveau de la mer . Certains écosystèmes peuvent se déplacer à l'intérieur des terres avec la laisse des hautes eaux, mais d'autres sont empêchés de migrer en raison de barrières naturelles ou artificielles. Ce rétrécissement côtier, appelé compression côtière si des barrières artificielles sont impliquées, peut entraîner la perte d'habitats tels que les vasières et les marais . Les mangroves et les marais littoraux s'adaptent à l'élévation du niveau de la mer en se construisant verticalement en utilisant les sédiments et la matière organique accumulés . Si l' élévation du niveau de la mer est trop rapide, ils ne pourront pas suivre et seront plutôt submergés.
Changement du niveau de la mer, 1880 à 2015
Au fur et à mesure que le niveau de la mer monte, il se déplace plus à l'intérieur des terres
Le corail, important pour la vie des oiseaux et des poissons, doit également pousser verticalement pour rester près de la surface de la mer afin d'obtenir suffisamment d'énergie de la lumière du soleil. Jusqu'à présent, il a été en mesure de suivre, mais pourrait ne pas être en mesure de le faire à l'avenir. Ces écosystèmes protègent contre les ondes de tempête, les vagues et les tsunamis. Les perdre aggrave les effets de l'élévation du niveau de la mer. Les activités humaines, telles que la construction de barrages, peuvent empêcher les processus naturels d'adaptation en limitant les apports de sédiments aux zones humides, entraînant la perte de marais intertidaux . Lorsque l'eau de mer se déplace vers l'intérieur des terres, les inondations côtières peuvent causer des problèmes aux écosystèmes terrestres existants, comme la contamination de leurs sols. Le melomys Bramble Cay est le premier mammifère terrestre connu à s'être éteint en raison de l'élévation du niveau de la mer.
Circulation océanique et salinité
La salinité des océans est une mesure de la quantité de sel dissous dans l'océan. Les sels proviennent de l'érosion et du transport des sels dissous de la terre. La salinité de surface de l'océan est une variable clé du système climatique lors de l'étude du cycle mondial de l' eau , des échanges océan-atmosphère et de la circulation océanique , tous des composants vitaux transportant la chaleur, la quantité de mouvement, le carbone et les nutriments à travers le monde. L'eau froide est plus dense que l'eau chaude et l'eau salée est plus dense que l'eau douce. Cela signifie que la densité de l'eau océanique change à mesure que sa température et sa salinité changent. Ces changements de densité sont la principale source d'énergie qui anime la circulation océanique.
Les mesures de la salinité des océans à la surface prises depuis les années 1950 indiquent une intensification du cycle mondial de l'eau, les zones à haute salinité devenant plus salines et les zones à faible salinité devenant plus moins salines.
L'acidification des océans
L'acidification des océans est l'acidification croissante des océans, causée principalement par l'absorption de dioxyde de carbone de l' atmosphère . L'augmentation du dioxyde de carbone atmosphérique due à la combustion de combustibles fossiles entraîne une plus grande dissolution de dioxyde de carbone dans l'océan. Lorsque le dioxyde de carbone se dissout dans l'eau, il forme des ions hydrogène et carbonate. Cela augmente à son tour l' acidité de l'océan et rend la survie de plus en plus difficile pour les micro-organismes, les coquillages et autres organismes marins qui dépendent du carbonate de calcium pour former leurs coquilles.
L'augmentation de l'acidité peut également causer d'autres dommages aux organismes marins, tels que la baisse des taux métaboliques et des réponses immunitaires chez certains organismes, et le blanchiment des coraux . L'acidification des océans a augmenté de 26 % depuis le début de l'ère industrielle. Il a été comparé au changement climatique anthropique et appelé le « jumeau maléfique du réchauffement climatique » et « l'autre CO
2 problème".
Désoxygénation des océans
La désoxygénation des océans est un facteur de stress supplémentaire pour la vie marine. La désoxygénation des océans est l'expansion des zones de minimum d'oxygène dans les océans à la suite de la combustion de combustibles fossiles . Le changement a été assez rapide et constitue une menace pour les poissons et d'autres types de vie marine, ainsi que pour les personnes qui dépendent de la vie marine pour leur alimentation ou leurs moyens de subsistance. La désoxygénation des océans a des implications pour la productivité des océans , le cycle des nutriments, le cycle du carbone et les habitats marins .
Le réchauffement des océans exacerbe la désoxygénation des océans et stresse davantage les organismes marins, limitant la disponibilité des nutriments en augmentant la stratification des océans par des effets de densité et de solubilité tout en augmentant la demande métabolique. Selon le rapport spécial 2019 du GIEC sur l'océan et la cryosphère dans un climat en évolution , la viabilité des espèces est perturbée dans l'ensemble de la chaîne alimentaire océanique en raison de changements dans la chimie des océans . À mesure que l'océan se réchauffe, le mélange entre les couches d'eau diminue, ce qui réduit la disponibilité d'oxygène et de nutriments pour la vie marine .
Les calottes glaciaires polaires
Jusqu'à récemment, les calottes glaciaires étaient considérées comme des composants inertes du cycle du carbone et largement ignorées dans les modèles mondiaux. La recherche au cours de la dernière décennie a transformé ce point de vue, démontrant l'existence de communautés microbiennes adaptées de manière unique, des taux élevés d'altération biogéochimique/physique dans les calottes glaciaires et le stockage et le cycle du carbone organique de plus de 100 milliards de tonnes, ainsi que des nutriments.
Les flux de carbone estimés sont mesurés en Tg C a −1 (mégatonnes de carbone par an) et les tailles estimées des réserves de carbone sont mesurées en Pg C (milliers de mégatonnes de carbone). DOC = carbone organique dissous , POC = carbone organique particulaire .
Biogéochimique
Le schéma de droite montre quelques impacts humains sur le cycle de l'azote marin . L'azote biodisponible (Nb) est introduit dans les écosystèmes marins par le ruissellement ou les dépôts atmosphériques, provoquant l' eutrophisation , la formation de zones mortes et l'expansion des zones à minimum d'oxygène (OMZ). La libération d'oxydes d'azote (N 2 O, NO) provenant des activités anthropiques et des zones appauvries en oxygène provoque un appauvrissement de l' ozone stratosphérique conduisant à une exposition plus élevée aux UVB , ce qui produit des dommages à la vie marine, les pluies acides et le réchauffement des océans . Le réchauffement des océans provoque la stratification de l'eau, la désoxygénation et la formation de zones mortes. Les zones mortes et les OMZ sont des points chauds pour l' anammox et la dénitrification , provoquant des pertes d'azote (N 2 et N 2 O). Le dioxyde de carbone atmosphérique élevé acidifie l'eau de mer, diminuant les processus de cycle N dépendant du pH tels que la nitrification et améliorant la fixation de N 2 .
Carbonates de calcium
L'aragonite est une forme de carbonate de calcium que de nombreux animaux marins utilisent pour construire des squelettes et des coquilles de carbonate. Plus le niveau de saturation en aragonite est bas , plus il est difficile pour les organismes de construire et d'entretenir leurs squelettes et coquilles. La carte ci-dessous montre l'évolution du niveau de saturation en aragonite des eaux de surface des océans entre 1880 et 2012.
Pour prendre un exemple, les ptéropodes sont un groupe d'escargots de mer nageurs largement répandus . Pour que les ptéropodes créent des coquilles, ils ont besoin d' aragonite qui est produite par les ions carbonate et le calcium dissous. Les ptéropodes sont gravement touchés car l'augmentation des niveaux d'acidification a régulièrement diminué la quantité d'eau sursaturée en carbonate nécessaire à la création de l'aragonite.
Lorsque la coquille d'un ptéropode a été immergée dans de l'eau avec un niveau de pH que l'océan devrait atteindre d'ici l'an 2100, la coquille s'est presque complètement dissoute en six semaines. De même, les coraux , les algues corallines , les coccolithophores, les foraminifères , ainsi que les coquillages en général, subissent tous une calcification réduite ou une dissolution accrue en raison de l'acidification des océans.
La diminution de la saturation en aragonite rend plus difficile pour les organismes marins comme les ptéropodes de construire des coquilles de calcium
Les coquilles de ptéropodes se dissolvent dans des conditions de plus en plus acides causées par des quantités accrues de CO 2 atmosphérique
.png)
.jpg)
Les ptéropodes et les ophiures forment ensemble la base des réseaux trophiques arctiques et tous deux sont gravement endommagés par l'acidification. Les coquilles des ptéropodes se dissolvent avec l'acidification croissante et les ophiures perdent de la masse musculaire lors de la repousse des appendices. De plus, les œufs de l'ophiure meurent en quelques jours lorsqu'ils sont exposés aux conditions attendues résultant de l'acidification de l'Arctique. L'acidification menace de détruire les réseaux trophiques de l'Arctique de la base vers le haut. Les eaux arctiques changent rapidement et sont en train de devenir sous-saturées en aragonite. Les réseaux trophiques arctiques sont considérés comme simples, ce qui signifie qu'il y a peu d'étapes dans la chaîne alimentaire, des petits organismes aux grands prédateurs. Par exemple, les ptéropodes sont « une proie clé d'un certain nombre de prédateurs supérieurs – plus gros plancton, poissons, oiseaux de mer, baleines ».
Silicates
L'essor de l'agriculture au cours des 400 dernières années a augmenté l'exposition des roches et des sols, ce qui a entraîné une augmentation des taux d'altération des silicates. À son tour, la lixiviation des stocks de silice amorphe des sols a également augmenté, délivrant des concentrations plus élevées de silice dissoute dans les rivières. Inversement, l'augmentation de la construction de barrages a entraîné une réduction de l'apport de silice dans l'océan en raison de l'absorption par les diatomées d'eau douce derrière les barrages. La dominance du phytoplancton non siliceux en raison de la charge anthropique d'azote et de phosphore et de la dissolution accrue de la silice dans les eaux plus chaudes a le potentiel de limiter l' exportation des sédiments océaniques de silicium à l'avenir.
En 2019, un groupe de scientifiques a suggéré que l'acidification réduisait la production de silice diatomée dans l' océan Austral .
.jpg)
Concentration d' acide silicique dans la zone pélagique supérieure , montrant des niveaux élevés dans l'océan Austral
Cycle généralisé de la silice marine , adapté de Treguer et al., 1995
Carbone
Alors que les défis techniques et politiques des approches terrestres d'élimination du dioxyde de carbone deviennent plus apparents, les océans pourraient être la nouvelle frontière « bleue » pour les stratégies de réduction du carbone dans la gouvernance climatique. Les environnements marins sont la frontière bleue d'une stratégie pour de nouveaux puits de carbone dans la gouvernance climatique post-Paris, de la gestion des écosystèmes basée sur la nature aux interventions technologiques à l'échelle industrielle dans le système Terre. Les approches d'élimination du dioxyde de carbone marin sont diverses, bien que plusieurs ressemblent à des propositions clés d'élimination du dioxyde de carbone terrestre. L'alcalinisation de l'océan (ajout de minéraux silicatés tels que l' olivine à l'eau de mer côtière, pour augmenter le CO
2l'absorption par des réactions chimiques) est améliorée par les intempéries, le carbone bleu (améliorant le CO biologique naturel
2le rabattement de la végétation côtière) est le reboisement marin, et la culture de la biomasse marine (c'est-à-dire des algues) pour le couplage avec le captage et le stockage du carbone qui en résulte est la variante marine de la bioénergie et du captage et stockage du carbone. Les zones humides , les côtes et l' océan ouvert sont conçus et développés comme des sites gérés d'élimination et de stockage du carbone, avec des pratiques élargies à partir de l'utilisation des sols et des forêts.
Effet de plusieurs facteurs de stress
Si plus d'un facteur de stress est présent, les effets peuvent être amplifiés. Par exemple, la combinaison de l'acidification des océans et de l'élévation de la température des océans peut avoir un effet aggravé sur la vie marine dépassant de loin l'impact nocif individuel de l'un ou de l'autre.
Bien que toutes les implications d'une augmentation du CO 2 sur les écosystèmes marins soient encore documentées, de nombreuses recherches montrent qu'une combinaison d'acidification des océans et d'une température élevée des océans, due principalement aux émissions de CO 2 et d'autres gaz à effet de serre , a un effet aggravé. sur la vie marine et l'environnement océanique. Cet effet dépasse de loin l'impact nocif individuel de l'un ou l'autre. De plus, le réchauffement des océans exacerbe la désoxygénation des océans , qui est un facteur de stress supplémentaire pour les organismes marins, en augmentant la stratification des océans, par des effets de densité et de solubilité, limitant ainsi les nutriments, tout en augmentant la demande métabolique.
La direction et l'ampleur des effets de l'acidification, du réchauffement et de la désoxygénation des océans sur l'océan ont été quantifiés par des méta-analyses et ont été testés plus avant par des études en mésocosme . Les études de mésocosme ont simulé l'interaction de ces facteurs de stress et ont trouvé un effet catastrophique sur le réseau trophique marin, à savoir que l'augmentation de la consommation due au stress thermique plus que n'annule l'augmentation de tout producteur primaire à herbivore à partir d'une plus grande quantité de dioxyde de carbone disponible.
Moteurs de changement
Les changements dans la dynamique des écosystèmes marins sont influencés par les activités socio-économiques (par exemple, la pêche, la pollution) et les changements biophysiques induits par l'homme (par exemple, la température, l'acidification des océans) et peuvent interagir et avoir un impact sévère sur la dynamique des écosystèmes marins et les services écosystémiques qu'ils génèrent pour la société . Comprendre ces interactions directes ou immédiates est une étape importante vers l'utilisation durable des écosystèmes marins. Cependant, les interactions immédiates sont ancrées dans un contexte socio-économique beaucoup plus large où, par exemple, l'économie par le biais du commerce et de la finance, les migrations humaines et les progrès technologiques, opèrent et interagissent à l'échelle mondiale, influençant les relations immédiates.
Des lignes de base changeantes
« L'application des sciences physiques et biologiques a fait aujourd'hui sans doute le meilleur des temps : nous vivons plus longtemps et en meilleure santé, la production alimentaire a doublé au cours des 35 dernières années et les subventions énergétiques se sont substituées au travail humain, éliminant les hiérarchies de servitude. Les conséquences involontaires de ces actions bien intentionnées - changement climatique, perte de biodiversité, approvisionnement en eau insuffisant et bien d'autres - pourraient bien faire de demain le pire des temps. »
– Robert Mai 2006
Des lignes de base changeantes surviennent dans la recherche sur les écosystèmes marins parce que les changements doivent être mesurés par rapport à un point de référence antérieur (ligne de base), qui à son tour peut représenter des changements importants par rapport à un état encore plus ancien de l'écosystème. Par exemple, des pêcheries radicalement épuisées ont été évaluées par des chercheurs qui ont utilisé l'état de la pêcherie au début de leur carrière comme référence, plutôt que la pêcherie dans son état inexploité ou intact. Les zones qui pullulaient d'une espèce particulière il y a des centaines d'années peuvent avoir connu un déclin à long terme, mais c'est le niveau quelques décennies auparavant qui est utilisé comme point de référence pour les populations actuelles. De cette manière, des déclins importants d'écosystèmes ou d'espèces sur de longues périodes ont été et sont masqués. Il y a une perte de perception du changement qui se produit lorsque chaque génération redéfinit ce qui est naturel ou intact.
Voir également
- Anthropocène
- Changement climatique et écosystèmes
- Exploration des grands fonds
- Effets du changement climatique sur les océans
- Effets du changement climatique sur les animaux terrestres
- Effets du réchauffement climatique sur les mammifères marins
- Patch à ordures
- Débris marins
- Cycle du carbone océanique
- Construction en mer
- Exploration océanique
- Rapport spécial sur l'océan et la cryosphère dans un climat changeant
- Objectif de développement durable 14
- Rayons menacés
- Requins menacés
- Journée mondiale des océans