Impacts environnementaux sur l'intégrité structurelle des rhodolithes britanniques

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 13473 (2023) Citer cet article

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Les algues corallines forment des habitats complexes qui constituent des hotspots de biodiversité. Des études expérimentales suggèrent que le changement climatique diminuera l’intégrité structurelle des algues corallines. Ces expériences manquent cependant d’informations sur la variabilité morphologique locale et sur l’ampleur des changements structurels qui seraient nécessaires pour menacer la formation de l’habitat. Ici, à l'aide d'une modélisation par éléments finis, nous évaluons la variabilité de la structure cellulaire et de la composition chimique du squelette carboné de quatre espèces d'algues corallines de Grande-Bretagne dans des spécimens contemporains et historiques collectés au cours des 130 dernières années. Les propriétés cellulaires et minérales sont très variables au sein des espèces, entre les sites et au fil du temps, avec des cellules structurellement plus faibles chez les espèces du sud et le matériel contemporain par rapport aux taxons du nord et au matériel historique. Pourtant, les différences temporelles de force étaient inférieures aux différences spatiales. Nos travaux soutiennent des expériences à long terme qui montrent le potentiel d'adaptation de ce groupe. Nos résultats suggèrent que les futurs changements climatiques anthropiques pourraient entraîner une perte de complexité de l'habitat dans le sud et une expansion des espèces du sud, structurellement plus faibles, vers les sites du nord.

Les algues corallines sont des macroalgues rouges calcifiées (Rhodophyta) reconnues comme formant d'importants habitats dans les mers du plateau continental aux latitudes moyennes et élevées1. Ils précipitent de la calcite à haute teneur en magnésium, le polymorphe le plus soluble du carbonate de calcium2, dans leurs parois cellulaires, rendant ces organismes vulnérables à l'acidification actuelle et potentielle des océans. Des études expérimentales ont montré les impacts négatifs du réchauffement et de l’augmentation des conditions de CO2 sur la taille des cellules3, la géochimie4 et la liaison moléculaire5. Les changements dans la composition chimique, la croissance et la calcification sont des contrôles importants sur l’intégrité structurelle et la formation de l’habitat, car des cellules plus grandes et des parois plus minces conduisent à des squelettes plus faibles3,5,6. Ainsi, tout affaiblissement potentiel de l’intégrité structurelle du squelette peut conduire à une fragmentation accrue et entraîner une perte de la fonction écosystémique de l’habitat.

Les rhodolithes, formes libres d'algues corallines, constituent d'importants formateurs d'habitats et sont protégés par la législation de l'UE (directive du Conseil 92/43/CEE) avec de nombreuses zones spéciales de conservation (SAC) au Royaume-Uni se concentrant sur les lits générés par les rhodolithes. Par conséquent, les changements dans la structure interne des rhodolithes ont des implications sur la composition et l’intégrité des habitats qui se forment. La plupart des études sur la réponse des algues corallines à une concentration élevée de CO2 ont été menées à court terme, mais la façon dont un organisme individuel réagit à long terme peut être très différente3,7. Des expériences sur des échelles de temps plus longues suggèrent que les réductions à court terme de la calcification en réponse aux changements environnementaux des algues corallines peuvent être inversées7,8, et mettent donc en évidence la plasticité morphologique des algues corallines pour répondre et s'acclimater aux changements de l'environnement local7,9,10, 11. Par conséquent, il a été suggéré que les algues corallines sont plus sensibles aux taux d’acidification des océans qu’à l’ampleur5. Les algues corallines ont également montré qu’elles étaient capables de s’adapter pour tolérer des niveaux de pH plus faibles après une exposition multigénérationnelle12. Ces réponses combinées pourraient permettre aux rhodolithes de continuer à croître dans des conditions difficiles et potentiellement de maintenir leur fonction de formateur d'habitat. Par conséquent, des études de terrain à long terme intégrant les effets de l’acclimatation et de l’adaptation peuvent donner un aperçu de la manière dont l’intégrité structurelle et la fonction de l’habitat seront affectées.

Dans un lit de rhodolithes donné, plusieurs espèces d'algues coralliennes peuvent être trouvées, contribuant à la formation de l'habitat13. Ainsi, les réponses spécifiques aux espèces au changement climatique pourraient entraîner la disparition ou la migration conduisant à la création de nouvelles niches. Chez les algues corallines crustacées, les réponses morphologiques à l’acidification des océans ont conduit à des modifications des capacités compétitives14. Par conséquent, les réponses spécifiques aux espèces devront être prises en compte lors de la prévision des réponses futures au changement climatique et aux changements dynamiques des communautés15.