SEATTLE – Pendant des décennies, les scientifiques ont cru que Prochlorococcus, le phytoplancton le plus petit et le plus abondant sur Terre, prospérerait dans un monde plus chaud. Mais une nouvelle enquête suggère que les bactéries microscopiques, qui forme la base du Marina Food Network et aide à réguler le climat de la planète, diminuera considérablement car les mers sont chaudes.
Une étude publiée lundi dans Nature Microbiology a révélé que les populations de Prochlorococcus pourraient être réduites jusqu'à 50% dans les océans tropicaux au cours des 75 prochaines années si les eaux de surface dépassent 27,8 ° C (82 ° F). De nombreuses températures de la surface de la mer tropicale et subtropicale entretiennent déjà au-dessus de la moyenne et projettent qu'elles dépasseront régulièrement 30 ° C (86 ° F) pendant cette même période.
« Ce sont des espèces clés, très importantes », a déclaré François Ribalet, professeur agrégé de recherche à l'océanographie de l'Université de Washington et auteur principal de l'étude. « Et lorsqu'une espèce clé diminue en abondance, elle a toujours des conséquences en écologie et en biodiversité. Le réseau alimentaire changera. »
Ces petits organismes jouent un rôle vital dans la vie océanique. Prochlorococcus habite jusqu'à 75% des eaux de surface illuminées par le soleil terrestre et produit environ un cinquième de l'oxygène de la planète par la photosynthèse. Plus crucial, a déclaré Ribalet, ils convertissent la lumière du soleil et le dioxyde de carbone en nourriture à la base de l'écosystème marin.
« Dans l'océan tropical, près de la moitié des aliments sont produits par Prochlorococcus », a-t-il déclaré. « Des centaines d'espèces dépendent de ces types. »
Bien que d'autres formes de phytoplancton puissent se déplacer et aider à compenser la perte d'oxygène et de nourriture, Ribalet a averti qu'ils ne sont pas des substituts parfaits. « L'évolution a fait cette interaction très spécifique », a-t-il déclaré. « De toute évidence, cela aura un impact sur ce système unique qui a été établi. »
Les résultats remettent en question des décennies d'hypothèses selon lesquelles Prochlorococcus prospérerait à mesure que les eaux se réchauffent. Ces prédictions, cependant, étaient basées sur des données limitées des cultures de laboratoire. Pour cette étude, Ribalet et son équipe ont testé des échantillons d'eau tout en traversant le Pacifique au cours d'une décennie.
Au cours de plus de 100 croisières de recherche, l'équivalent de six voyages à travers le monde, comptait environ 800 000 millions de cellules individuelles prélevées à partir d'échantillons à chaque kilomètre. Dans son laboratoire de l'Université de Washington, Ribalet a démontré le flux maritime, une boîte pleine de tubes, des câbles et un laser bleu pénétrant. L'appareil sur mesure extrait en continu l'eau de mer, ce qui a permis à l'équipement de compter les microbes en temps réel. « Nous avons compté plus de Prochlorococcus que des étoiles sur la Voie lactée », a déclaré Ribalet.
Paul Berube, chercheur à l'Institut du Massachusetts qui étudie Prochlorococcus mais n'a pas participé aux travaux, a déclaré que l'amplitude des données est « innovante ». Et il a dit que les résultats correspondaient à ce que l'on sait du génome simplifié du microbe, ce qui le rend moins adaptable aux changements environnementaux rapides.
« Ils sont à la base même du réseau alimentaire et nourrissent tout le reste: les poissons mangent les choses qui mangent le phytoplancton et nous mangeons le poisson », a-t-il déclaré. « Lorsque des changements sont apportés sur la planète qui influencent ces organismes particuliers qui nous nourrissent essentiellement, qui auront de grandes conséquences. »
Pour tester si Prochlorococcus pouvait évoluer pour résister aux conditions plus chaudes, l'équipe Ribalet a modélisé une tension hypothétique tolérante à la chaleur, mais a découvert que même ceux « ne seraient pas suffisants pour résister complètement à la température la plus chaude si les émissions de gaz à effet de serre continuent d'augmenter », a déclaré Ribalet.
Il a souligné que les projections de l'étude sont conservatrices et ne prennent pas en compte les impacts de la pollution plastique ou d'autres facteurs stressants écologiques. « En fait, nous essayons de présenter les meilleurs cas », a déclaré Ribalet. « En fait, les choses peuvent être pires. »
Steven Biller, professeur associé de Wellesley College, a déclaré que les baisses prévues sont « effrayantes mais plausibles ». Il a souligné que Prochlorococcus fait partie des « forêts invisibles » de l'océan: les petits organismes dans lesquels la plupart des gens ne pensent jamais, mais sont essentiels à la survie humaine.
« La moitié de toute la photosynthèse se produit dans les océans et Prochlorococcus en est une partie vraiment importante », a déclaré Biller. « L'ampleur de l'impact potentiel est surprenante. »
Biller, Berube et Ribalet ont déclaré que si d'autres microbes peuvent compenser quelque chose, les risques plus larges de biodiversité et de pêche sont réels.
« Nous savons ce que le réchauffement climatique favorise. Il n'y a pas de débat au sein de la communauté scientifique », a déclaré Ribalet. « Nous devons arrêter les émissions de gaz à effet de serre. »
Il s'attend à ce que les résultats attirent plus d'attention sur les océans tropicaux, ce qui pourrait servir de laboratoires naturels pour les adaptations de réchauffement et en tant que signes d'alerte précoce pour l'effondrement écologique.
« Pour la première fois, je veux me tromper. J'adorerais me tromper », a-t-il déclaré. « Mais ce sont des données basées sur des données. »
