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Les mangroves en Nouvelle Calédonie pourraient bien être un refuge de coraux pour l’avenir

1Rodolfo-Metalpa Riccardo, 1Houlbrèque Fanny, 2Suggett David, 1Payri Claude
1 Institut de Recherche pour le Développement (IRD-ENTROPIE), Nouméa, Nouvelle Calédonie
2 University of Technology of Sydney (UTS), Sydney, Australia
e-mail : riccardo.rodolfo-metalpa@ird.fr

Au cours des deux dernières décennies, une grande partie de la communauté scientifique a étudié de façon intensive les effets du changement climatique (réchauffement climatique et acidification des océans) sur l’un des écosystèmes marins les plus importants mais aussi l’un des plus fragiles de la planète : les récifs coralliens.

Les récifs coralliens ne sont pas seulement importants car ils sont le réservoir d’une biodiversité incroyable et encore partiellement inconnue; les récifs coralliens protègent également les côtes contre les assauts des océans, ils procurent, aux populations humaines qui en dépendent, de nombreux services et prennent une grande importance dans leur culture et mode de vie.

La raison qui justifie l’énorme investissement dans un tel type de recherche est évidente : l’acidification des océans affectera gravement les taux de calcification des organismes marins calcifiants; le carbonate de calcium des pièces calcaires sera altéré par la dissolution; plusieurs traits physiologiques telle que la reproduction seront également affectés. Lorsque les effets de l’acidification des océans seront combinés au réchauffement, les conséquences pourraient être catastrophiques! Nous risquons à l’avenir de perdre les récifs coralliens, leur biodiversité et tous les services associés. Compte tenu des incertitudes qui demeurent sur l’ampleur du réchauffement et de l’acidification des océans, il n’est pas possible de prédire avec certitude leur disparition, mais les récifs coralliens tels qu’on les connait aujourd’hui pourraient s’éteindre d’ici la fin du siècle.

Bien que ces prévisions alarmantes sur l’effet du changement global fassent consensus, la recherche scientifique n’a cessé de progresser au cours des dernières années et certaines observations récentes laissent entrevoir quelques espoirs pour l’avenir. La principale question que les scientifiques cherchent à résoudre est celle de la capacité des récifs coralliens à s’acclimater et s’adapter à ce monde en pleine transformation. Malheureusement, les expériences menées en conditions contrôlées en laboratoire ne nous permettaient pas, jusqu’ici, de tester la capacité réelle des coraux à s’acclimater à l’acidification (c.-à-d. plasticité phénotypique par des ajustements physiologiques en réponse à une variable spécifique en situation contrôlée), ni d’évaluer la capacité des coraux à s’adapter à ce changement (c.-à-d. changements génétiques par sélection naturelle sur des génotypes exprimant un phénotype mieux adapté au nouvel environnement).

Pour améliorer notre capacité à prédire les conséquences futures du changement global, nous avons commencé à étudier les coraux vivant dans des environnements extrêmes tels que les résurgences de CO2 découvertes en Papouasie Nouvelle-Guinée. Dans ces sites, les coraux ont été exposés toute leur vie à des valeurs de pH de l’eau proche ou au-delà de celles prévues d’ici la fin de ce siècle, et les organismes vivant dans ces conditions sont probablement adaptés ou ont développé des mécanismes leurs permettant de résister voire même d’évoluer. Toutefois, seuls deux sites hébergeant de véritables récifs sont connus aujourd’hui et documentés, ce qui limite considérablement notre capacité de prédiction.

En plus de deux résurgences sous-marines de CO2, documentées en milieu tropical, nous avons découvert un site en Nouvelle-Calédonie présentant naturellement toutes les caractéristiques environnementales requises pour étudier à la fois la capacité des coraux et de nombreux autres groupes biologiques, à s’acclimater et s’adapter au changement global. Ce site particulier est situé au nord de Nouméa, dans le lagon situé en bordure de mangrove, à Bouraké (Camp et al 2017).

Les habitats de mangrove ont des profils dynamiques de température, de pH et d’oxygène qui offrent aux coraux qui s’y développent des conditions physico-chimiques très différentes de celles des récifs voisins. Par conséquent, ces milieux pourraient être un refuge potentiel pour les coraux. Plusieurs sites de mangroves, notamment en Floride, aux Seychelles et en Indonésie, ont été suggérés comme refuge pour les coraux ; toutefois ces sites sont constitués de colonies clairsemées et peu diversifiées.

Ce qui rend le site de mangrove de Bouraké particulièrement intéressant et unique à ce jour (et en attendant que d’autres sites similaires soient découverts), est la grande diversité et l’abondance des coraux ainsi que les variations extrêmes des principaux paramètres environnementaux : température supérieure de 1 à 3 °C à la normale, faible concentration en oxygène et faible pH. Il est important de noter que ces trois paramètres changeront sous l’effet du changement global. Nos premières mesures et observations ont révélé un environnement où plus de 65 espèces de coraux (la liste des espèces ne cesse d’augmenter) vivent dans des conditions jamais rapportées pour un écosystème récifal sain, abondant et diversifié.

Sur ce site, l’eau du lagon rentre dans la mangrove avec la marée montante, circule à l’intérieur du système pour ressortir à marée descendante. La profondeur du système varie de quelques centimètres à plus de 6 m. Le chenal, large de plus de 80 m, pénètre à l’intérieur de la mangrove en formant de larges piscines sur une surface totale de plus de 60.000 m2. A chaque marée haute, de l’eau nouvelle du lagon entre par le chenal dans le large bassin interne à l’intérieur des mangroves. Pendant ce trajet, cette eau se mélange avec de l’eau de mer plus acide, chaude et désoxygénée. Ainsi même à marée haute, l’eau dans le système ne retourne jamais à des valeurs « normales ». Par exemple, les valeurs maximales de pH mesurées se situent autour de 7,9 (i.e. le pH normal de l’océan est actuellement de 8,05 alors qu’il est prévu qu’il diminue jusqu’à 7,7-7,8 en 2100). A marée basse, l’eau de mer devient plus acide et appauvrie en oxygène car le système commence à se vidanger et les larges volumes d’eau qui étaient à l’intérieur de la forêt de mangrove arrivent dans le système et sont ensuite évacués vers le lagon. A marée basse, le pH atteint la valeur extrême de 7,3 à proximité des coraux pour une concentration de 2 mg L-1 en O2 (c.-à-d. la concentration normale d’O2 le long des côtes est de 4-6 mg L-1). De plus, l’ensemble de ces paramètres montrent des fluctuations, clairement détectables, au cours d’un cycle de 24 h, ce qui est extrêmement important pour évaluer la dose de stress reçue dans le temps par les coraux.

Nos observations contrastent avec le consensus général sur l’effet de l’acidification sur les coraux, car la plupart des coraux que nous avons trouvés en bonne santé dans le système de Bouraké, étaient considérés jusqu’alors comme sensibles et en danger de disparition. Nos observations démontrent clairement que les coraux sont capables de survivre et de s’adapter aux conditions extrêmes ce qui remet en question les hypothèses précédentes. Une des explications pourrait être l’apport élevé en matière organique par les mangroves qui pourrait apporter une nourriture supplémentaire aux coraux et les aider ainsi à faire face aux conditions environnementales défavorables.

Un programme de recherche intense et pluridisciplinaire a été lancé pour mieux comprendre le fonctionnement de ce système complexe et fascinant et pour évaluer la réponse physiologique et moléculaire des espèces adaptées à ces conditions extrêmes.

Après le premier échantillonnage et le travail sur le terrain, l’équipe de chercheurs de l’Institut de Recherche pour le Développement (IRD-ENTROPIE), en collaboration avec l’University of Technology of Sydney (UTS), a organisé un atelier à Nouméa avec l’intention d’informer les membres locaux et nationaux de la communauté scientifique et politique sur nos découvertes. Le document a aussi l’ambition de proposer à l’Unesco le site de Bouraké, ainsi que d’autres sites similaires ailleurs dans le monde, comme un patrimoine naturel qui doit être mieux étudié et protégé. En effet, ces sites sont les mieux placés pour survivre au changement climatique et permettraient de régénérer les communautés coralliennes avoisinantes une fois les conditions océaniques stabilisées, ce qui est l’un des quatre critères (au moins) pour identifier de nouveaux récifs coralliens du Patrimoine Mondial (Heron et al 2017).

Références :
Camp EF, Nitschke MR, Rodolfo-Metalpa R, Houlbreque F, Gardner SG, Smith SJ, Zampighi M, Suggett DJ. Reef-building corals thrive within hot-acidified and deoxygenated waters. Scientific Reports 7: 2434. https://www.nature.com/articles/s41598-017-02383-y

Heron et al 2017. Impacts of Climate Change on World Heritage Coral Reefs: A First Global Scientific Assessment. Paris, UNESCO World Heritage Centre. https://whc.unesco.org/document/158688


Livret Blanc COLIMATIC écrit à Nouméa lors de la table ronde COLIMATIC en Novembre 2017 

« Prioriser la gestion des coraux de Nouvelle-Calédonie naturellement adaptés aux conditions extrêmes afin de favoriser la résilience des récifs coralliens du Patrimoine Mondial »

Document préparé par:
1 Institut de Recherche pour le Développement (IRD), Nouvelle-Calédonie;
2 Université de Technologie de Sydney (UTS), Australie;
3 Aquarium des Lagons, Nouvelle-Calédonie;
4 IFREMER- LEAD;
5 Université de la Nouvelle-Calédonie – Institut des Sciences Exactes et Appliquées (UNC-ISEA);
6 Observatoire de l’environnement Nouvelle Calédonie (OEIL);
7 Province Sud, Nouvelle-Calédonie;
8 Université de Milan-Bicocca, Italie (UNIMIB).

Intervenants et consultants (ordre alphabétique) : Francesca Benzoni1,8, Emma Camp2, Emmanuel Coutures7, Pascal Douillet1, Gilles Durrieu5, Richard Farman3, Sylvain Govan3, Fanny Houlbrèque1, David Hughes2, Matthieu Juncker6, Hugues Lemonnier4, Yves Letourner5, Cyril Marchand1, Claude Payri1, Mathieu Pernice2, Riccardo Rodolfo-Metalpa1, David J. Suggett2

Contacts principaux : Dr Riccardo Rodolfo-Metalpa (riccardo.rodolfo-metalpa@ird.fr), Pr David J. Suggett (David.Suggett@uts.edu.au)

Résumé : Scientifiques, gestionnaires et différentes associations et parties prenantes se sont réunis dans le cadre de l’atelier COLIMATIC (financé par le Fonds Pacifique) portant sur « les coraux associés aux conditions extrêmes naturelles : le cas des coraux de Bouraké » (IRD, 15-16 novembre 2017) afin de présenter les travaux effectués sur les communautés coralliennes associées aux systèmes de mangroves de Nouvelle-Calédonie. Il a été mis en évidence que les cadres de gestion existants étaient probablement insuffisants pour protéger ce site présentant une biodiversité incroyable et un intérêt scientifique international. Les discussions lors de cet atelier et la consultation ultérieure d’autres intervenants concernés, ont abouti à une série de recommandations pour établir les priorités de gestion, elles ont été synthétisées dans ce livre blanc.

Contexte général : Les récifs coralliens abritent un demi-milliard de personnes et renferment 25% de toute la biodiversité marine de la planète mais se détériorent rapidement en raison d’une activité anthropique grandissante. L’avenir des récifs coralliens reste très incertain, en partie car les prévisions reposent principalement sur des expériences menées en conditions de laboratoire, qui ne peuvent reproduire les interactions écologiques complexes et les conditions environnementales au sein de ces écosystèmes. Les impacts locaux, tels que la pollution et la surpêche, sont amplifiés par les effets dévastateurs du changement climatique (réchauffement et acidification des océans). En 2016, les récifs ont été soumis à une vague de chaleur sans précédent, qui a entraîné un blanchissement massif et une mortalité importante dans de nombreux sites du patrimoine mondial de l’UNESCO [1]. Un rapport mandaté par l’UNESCO en 2017 a souligné la nécessité de prendre en compte plusieurs points essentiels pour assurer l’avenir des récifs du Patrimoine Mondial (et pas seulement), il s’agit donc :

D’augmenter la capacité de détection des impacts sur les coraux […] et de caractériser les mécanismes capables d’atténuer ces impacts et d’augmenter la résilience des coraux.

De considérer les impacts de l’acidification et du réchauffement sur l’écosystème dans son ensemble et tenir compte de leur importance socio-économique ;

D’identifier et de protéger les récifs coralliens les plus à même de survivre au changement climatique et les mieux placés pour contribuer à restaurer les communautés coralliennes, une fois que les conditions océaniques se seront stabilisées ;

D’élaborer des directives pour soutenir la gestion des récifs du Patrimoine Mondial dans le contexte du changement climatique, et d’améliorer la capacité d’adaptation sociale des industries ou autres activités humaines dépendantes de ces récifs.

La communauté scientifique internationale a identifié des écosystèmes coralliens prospérant dans des «environnements naturels extrêmes», où les processus géophysiques locaux conduisent à des eaux plus chaudes, plus acides et / ou désoxygénées [3]. Ces écosystèmes «extrêmes» contiennent donc des populations de coraux potentiellement adaptés pour résister au stress climatique, et sont des laboratoires naturels exceptionnels pour permettre aux chercheurs de comprendre comment les récifs pourraient répondre aux futurs changements climatiques. Les lagunes de mangrove ont été identifiées comme des systèmes clés car elles conditionnent de manière unique les communautés coralliennes à tous les facteurs de stress climatiques (eaux chaudes, acides ET désoxygénées) [3-5], et adressent directement les critères essentiels mis en avant par l’UNESCO. Alors que les plans de gestion locaux et régionaux ciblent actuellement les mangroves, ils ne tiennent pas compte du rôle particulier que jouent les mangroves dans le maintien de communautés coralliennes dans des conditions proches des conditions prévues d’ici la fin du siècle.

Le cas de la Nouvelle-Calédonie : Les récifs coralliens en Nouvelle-Calédonie sont gérés par un ensemble d’aires marines protégées qui ont leurs propres outils réglementaires (incluant une gestion coutumière) et l’inscription d’une partie des récifs et lagons au patrimoine mondial de l’UNESCO (comprenant zones patrimoniales et zones tampons marines et terrestres associées) [6]. Le statut UNESCO a été accordé et reconnaît la «Valeur Universelle Exceptionnelle» de ces récifs, pour leurs phénomènes naturels et leurs aires d’un patrimoine esthétique exceptionnel, pour être des exemples éminemment représentatifs de processus écologiques et biologiques en cours dans un complexe récifal autonome ainsi que pour la biodiversité et les espèces menacées qu’ils renferment (critères vii, ix et x, respectivement) [7]. Ces récifs apportent des services écosystémiques substantiels à la Nouvelle-Calédonie par la protection côtière, la pêche, le tourisme, les activités récréatives et l’aquaculture marine [8]. Ces deux dernières activités contribuent directement et significativement au PIB (total 5%) [6]. Le tourisme est reconnu comme le principal secteur de croissance de «l’économie récifale» par rapport au PIB national [6]. En 2016, comme les autres récifs coralliens à travers le monde, la Nouvelle-Calédonie a subi l’épisode de blanchissement massif le plus important et le plus sévère jamais enregistré. Alors que la mortalité corallienne, à la suite de cet événement, a été relativement faible [9] comparée à d’autres endroits comme la Grande Barrière Australienne [1], les récifs du patrimoine mondial de la Nouvelle-Calédonie sont considérés comme hautement à risque face aux vagues de chaleur de plus en plus fréquentes et dont l’intensité est de plus en plus élevée [2] mais aussi face aux stress locaux [10] tels que la diminution de la qualité de l’eau, la pollution côtière, etc.

En 2016, une équipe de chercheurs à découvert qu’une communauté corallienne située dans la mangrove de Bouraké (Boulouparis, 21 ° 56.915 S., 165 ° 59.577E) prospérait dans les conditions prévues pour le futur : température élevée, faible pH et faible teneur en oxygène [5]. Bien que cette équipe ait déjà découvert des communautés coralliennes dans d’autres lagunes de mangroves dans le monde [4], celles de Bouraké s’avèrent uniques. Elles présentent en effet une couverture corallienne et une diversité similaire à celles de la plupart des récifs frangeants de Nouvelle-Calédonie, mais sous les conditions environnementales les plus extrêmes jamais mesurées (bien au-delà des prévisions établies pour la fin du siècle). Selon les premières observations réalisées, non seulement ces récifs de Bouraké abritent une communauté de poissons comparable à celle des principaux récifs frangeants, mais ces coraux n’ont pas massivement blanchi pendant la canicule de 2016 [5]. Alors que la capacité d’adaptation de ces coraux de mangrove devra être étudiée plus en détails, il est probable que les bactéries et les microalgues photosynthétiques qui y sont associées aient été modifiées en réponse à ces conditions extrêmes. A présent, les conditions hydrodynamiques, géomorphologiques et écologiques qui fournissent un habitat permettant de conditionner les coraux aux conditions climatiques futures, ont été étudié en détail à l’occasion d’une deuxième campagne scientifique réalisée en 2017.

Bouraké sert non seulement de réservoir de populations coralliennes particulièrement tolérantes au stress, mais apporte également un service écosystémique jusqu’ici non reconnu, en fournissant un «laboratoire naturel» unique permettant de comprendre comment les coraux (récifs coralliens) répondront aux changements climatiques. Ce faisant, Bouraké (et potentiellement d’autres zones de mangrove en Nouvelle-Calédonie) représente un site unique répondant aux critères clés de l’Unesco, pour assurer le futur des récifs du Patrimoine Mondial. Cependant, pour atteindre cet objectif, nous devons rapidement développer et mettre en œuvre des cadres de gestion pouvant protéger de tels sites d’intérêt, qui ne sont pas actuellement considérés comme tels dans les cadres de la gestion côtière.

Recommandations : Des actions de gestion stratégiques et ciblées sont nécessaires en urgence (i) pour préserver les systèmes uniques de lagunes de mangrove soutenant les communautés coralliennes et (ii) pour permettre aux chercheurs et aux gestionnaires d’étudier durablement ces systèmes afin d’améliorer la compréhension de la résilience des récifs coralliens aux changements climatiques :

1. Prioriser l’identification de sites de lagunes de mangrove au-delà de Bouraké qui abriteraient des assemblages de communautés benthiques dominés par les coraux. En particulier, des sites où les eaux présenteraient des conditions similaires à celles prévues dans le futur, à savoir une température élevée, un pH réduit ou de faibles valeurs d’O2 et des communautés coralliennes présentant une certaine diversité (par exemple renfermant des formes branchues et massives).

2. Cibler et faciliter la recherche durable pour comprendre les mécanismes et les processus qui permettent aux coraux de mangrove de survivre à des conditions extrêmes (par exemple, acclimatation vs. Adaptation). Les résultats aideront à comprendre quels coraux / habitats survivront aux conditions climatiques futures.

3. Améliorer les programmes de recherche à long terme sur l’environnement et les écosystèmes en Nouvelle-Calédonie.

4. Compte tenu de la capacité des communautés coralliennes associées aux mangroves de répondre aux critères mis en avant par l’UNESCO, s’assurer que les critères utilisés pour désigner les récifs du patrimoine mondial (et les zones tampons terrestres et marines) incluent ces communautés coralliennes lagunaires.

5. Reconnaître et attribuer la valeur des sites coralliens de mangrove à la biodiversité, aux performances socio-économiques et au patrimoine culturel de la Nouvelle-Calédonie. En particulier, développer des cadres de recherche pour identifier ces valeurs aux côtés des savoirs locaux.

6. Intégrer les connaissances acquises à partir de ces sites dans les processus et parcours d’éducation qui transmettent la valeur des récifs coralliens et des mangroves.

7. Développer des cadres pour déterminer si et comment la protection (l’atténuation de la pression) des mangroves à l’échelle de la Nouvelle-Calédonie est suffisante pour protéger la haute valeur écosystémique de ces coraux résistants au changement climatique.

8. Identifier et encourager une entité unique à agir comme intermédiaire et faire le lien entre la gestion des activités humaines au niveau marin (récifs coralliens) et terrestre (mangrove).

9. Considérer la valeur de ces coraux de mangrove, pour des outils de gestion appliqués dans le futur, par ex. restauration des récifs, afin d’améliorer les pratiques conventionnelles de gestion de la qualité des eaux et de réduction des émissions de gaz à effet de serre.

Remarques finales: Contrairement à ce qui a été documenté pour de nombreux systèmes récifaux, l’étude des lagunes de mangrove à Bouraké [5] ainsi que d’autres sites dans le monde [3-4] ont montré que les coraux peuvent prospérer dans des conditions encore plus extrêmes que prévu. Alors que les mécanismes de résilience des coraux à ces conditions extrêmes restent inconnus, nous avons ici l’opportunité unique d’étudier ce phénomène par la mise en place de plan de recherche et de gestion au sein de Bouraké (et d’autres sites en parallèles). Un soutien local et national est urgent afin de mieux protéger ces «laboratoires naturels», habitats uniques en Nouvelle-Calédonie (et voire ailleurs) permettant d’estimer les capacités de survie des coraux. Ces « laboratoires naturels » permettent de s’affranchir des limitations engendrées par les expériences menées en conditions de laboratoire. Nous félicitons les Institutions de Nouvelle-Calédonie pour l’attention portée aux zones de mangrove, qui sont d’ores et déjà identifiées comme patrimoine d’intérêt national. Le classement des lagunes de mangrove en tant que sites d’intérêt scientifique placerait la recherche à l’avant-garde des efforts internationaux pour améliorer les connaissances sur les réponses des récifs coralliens aux changements climatiques. Les recommandations proposées ici par le groupe d’experts ont été priorisées dans les actions de gestion déjà existantes (ou par le biais de nouvelles) de manière consensuelle.

Références
[1] Hughes et al. 2017. Global warming and recurrent mass bleaching of corals. Nature 543: 373-376. [2] Heron et al. 2017. Impacts of Climate Change on World Heritage Coral Reefs: A First Global Scientific Assessment. Paris, UNESCO World Heritage Centre. [3] Camp et al. 2017. The future of coral reefs subject to rapid climate change: Lessons from natural extreme environments. Frontiers in Marine Science (in review). [4] Camp et al. 2016. Mangrove and seagrass beds provide different biogeochemical services for corals threatened by climate change. Frontiers in Marine Science 3: 52 [5] Camp et al. 2017. Reef-building corals thrive within hot-acidified and deoxygenated waters. Scientific Reports 7: 2434. [6] David et al. 2010. Integrated coastal zone management perspectives to ensure the sustainability of coral reefs in New Caledonia. Marine Pollution Bulletin 61: 323–334. [7] UNESCO web page http://whc.unesco.org/en/criteria/. [8] Laurans et al. 2013. Economic valuation of ecosystem services from coral reefs in the South Pacific: Taking stock of recent experience. Journal of Environmental Management 116: 135-144. [9] Benzoni et al. 2017. Plan d’action rapide et adaptatif, en cas de blanchissement corallien: Le cas de la Nouvelle-Calédonie, épisode 2016, synthèse. Nouméa (NCL), Nouméa: IRD, 88 p. multigr. (Sciences de la Mer. Biologie Marine. Rapports Scientifiques et Techniques; 67). [10] Gonson et al. 2017. Influence of settings management and protection status on recreational uses and pressures in marine protected areas. Journal of Environmental Management 200: 170-185.