samedi 5 décembre 2009

Couronne d'épine, corail et eutrophisation

Vous avez tous vu ou entendu parler de la grande barrière de corail. Vous savez aussi sûrement que la plus grande structure vivante du monde est en crise, notamment à cause du changement climatique et du blanchissement qu'il induit. Hé bien ce n'est pas son seul problème. Un nouveau, et pas des moindres, phénomène fait de plus en plus parler de lui depuis sa découverte dans les années 60.
En effet, devant les regards inquiets des nombreux touristes, qui déjà se pressaient pour admirer ce refuge de la biodiversité, un étrange envahisseur faisait son apparition : La couronne d'épine, (Crown of Thorns Starfish) une étoile de mer à l'apparence peu commode pouvant posséder de 7 à 23 bras et couvertes d'épines venimeuses.

La bête en question : elles peuvent avoir diverses couleurs et sont en fait, assez jolies

Malheureusement pour les coraux, cette étoile de mer a fait d'eux son unique source de nourriture. Pour s'en nourrir, elle s'enroule autour du corail et "crache" son estomac qui dissout, à l'aide des sucs gastriques, les polypes (petits animaux bâtisseurs de coraux), laissant derrière elle, des "cicatrices blanches". La couronne d'épines est caractérisée par un mode de vie cyclique. Elle fait ce que l'on appelle des "outbreaks" (c'est à dire une prolifération très importante), puis décline à cause de diverses maladies et par l'épuisement de son environnement. Le temps qui sépare deux outbreaks est une véritable accalmie pour le corail qui en profite pour se reconstruire.

Jeune couronne d'épines (Acanthaster planci) dévorant un corail : notez la différence de couleur entre le blanc (mort) et le jaune-vert (vivant)

Et c'est précisément là que se situe le problème. Les outbreaks de la couronne d'épines semblent de plus en plus fréquents et les cycles se superposent, ne laissant plus le temps suffisant aux coraux pour se remettre (15 ans pour les espèces les plus rapides). Aujourd'hui, un seul récif peut contenir jusqu'à 4 millions d'individus, et des centaines d'étoiles ont été observées sur des zones d'à peine 10 m². Et pour nous rassurer, une femelle est capable de produire quelques 50 millions d'oeufs en un an. C'est l'espèce invasive par excellence.
Ceci menace donc l'intégrité de la grande barrière de corail, et de tous les autres coraux tropicaux du monde, qui ont des rôles extrêmement divers allant de nurserie à petits poissons, à barrière naturelle contre l'érosion des côtes. Et pis, bien évidemment, ça menace le tourisme.

Plusieurs étoiles de mer sur un même récif

Que se passe-t-il donc? Qu'est ce qui provoque cet emballement des cycles de cet envahisseur? Il semblerait que, comme d'hab', ce soit de notre faute. Une des premières hypothèses émises fut celle du Docteur Robert Endean, mettant en cause la surpêche des prédateurs naturels de l'étoile de mer. En effet, relâcher la pression naturelle (prédation) qui s'exerce sur la population d'étoiles de mer, provoquerait une explosion de leur population. Cependant, bien que cette hypothèse ne soit pas mise de côté, il semblerait qu'elle ne soit guère suffisante pour expliquer l'intensité du problème.

Un Triton se faisant un petit gueuleton de la couronne d'épines

Une autre hypothèse fut émise par le scientifique John Lucas (University of Queensland) : celle de l'enrichissement du milieu.

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Petite parenthèse historique : Dans les années 20 et 30, l'agriculture fait un boom en Australie, on déboise à tour de bras les forêts pour les remplacer par des champs de canne à sucre, bananiers, et terrains pour les troupeaux. Depuis, les terres sont constamment fertilisées pour augmenter les productions. Avec quoi fertilisons nous les terres? Avec de l'azote et du phosphore, qui sont les nutriments essentiels à la croissance des plantes. Où vont ces nutriments? Dans les plantes, mais aussi dans les eaux, eaux qui se déversent dans les rivières, puis dans les mers et océans. Et ces déversements en nutriments sont tellement importants qu'on peut les voir du ciel. C'est ce qu'on appelle l'enrichissement du milieu.
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Et cet enrichissement provoque un phénomène dont on entend régulièrement parler : l'eutrophisation. C'est un phénomène décrit par la pullulation de plantes ou de phytoplanctons (bloom). Là vous vous demandez pourquoi je cause de ça alors que je parlais d'étoile de mer. Ben le lien est tout simple : les larves de l'étoile de mer sont des toutes petites choses qui flottent dans les eaux et se nourrissent de devinez quoi : de phytoplancton.

Diverses espèces de phytoplancton

A l'origine, les eaux autour de la grande barrière de corail sont un véritable désert marin. Elles sont extrêmement pauvres en plancton, ce qui en fait des milieux difficiles pour les bébés étoiles de mer qui meurent de faim à un taux proche de 99% (la première année) dans les conditions normales. Or nous, avec nos nutriments déversés par millions de tonnes, on crée de véritables nurseries à étoiles de mer, dont le taux de survie et la rapidité de développement se trouvent augmentés de façon tout à fait significatives. Les cycles s'accélèrent, leur nombre augmente, et patatra. Aujourd'hui, les preuves confirmant cette hypothèse sont pléthores et expliquent de façon très claire les outbreaks et leur intensité.

C'est une démonstration tout à fait impressionnante et lourde de conséquences de nos méthodes agricoles agressives et du peu d'intérêt que nous portons à nos déchets.
Pour une fois que l'on voit à travers la surface, les gens seront peut-être plus prompts à réagir, mais il faut savoir que les problèmes dûs à l'enrichissement du milieu côtier sont plus nombreux que ce dont on veut bien nous parler. Par exemple, en ce moment, je travaille sur un projet sur les phytoplanctons toxiques, responsables tous les ans d'intoxications alimentaires dues à l'empoisonnement des coquillages et poissons. Devinez quel est l'un des facteurs de leur présence et récurrence ? Bingo : l'eutrophisation. De même, regardez les plages couvertes d'algues vertes : même problème.
En bref : la mer et les océans ne sont pas des dépotoirs, et il faut se rappeler qu'ils représentent un régulateur naturel qui rythme nos vies de tous les jours. Il serait temps d'y faire un peu plus attention !
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Références :

Jon Brodie, Katharina Fabricius, Glenn De'ath, Ken Okaji. Are increased nutrient inputs responsible for more outbreaks of crown-of-thorns starfish? An appraisal of the evidence. Marine Pollution Bulletin, 51 (2005) 266-278.

Katharina Fabricius. Effects of terrestrial runoff on the ecology of corals and coral reefs: review and synthesis. Marine Pollution Bulletin, 50 (2005) 125-146.

Discovery Chanel : Crown of Thorns Starfish Monsters From The Shallows (2004)

12 commentaires:

  1. You had me at "eutrophisation". :) Le vocabulaire de la bio est vraimant fascinant.
    Très bon article, clair et informé.
    Dans la même idée de dérèglement des espèces marines, est ce que la prolifération des méduses géantes au large du Japon est attribuable aux mêmes causes (surpêche et donc raréfication des prédateurs ou eutrophisation)?

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  2. Bien vu, je connais pas spécialement le cas des méduses du Japon, même si j'en ai entendu parlé.
    Une recherche très rapide semble aller dans le sens de tes deux hypothèses :

    Eutrophisation provoquant un bloom du phytoplancton, celui ci entrainant une augmentation du zooplancton (qui se nourrit du dernier), ce qui fournit une quantité plus importante de nourriture aux méduses.
    Secondairement, supprimer les espèces prédatrices semble libérer certaines espèces de la pression de prédation et les rendre plus accessible à d'autre : comme les méduses.

    J'ai trouvé ça sur futura science:
    http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/vie-1/d/proliferation-des-meduses-geantes-les-pecheurs-japonais-meduses_7954/
    Bon ça date de 2006, mais si j'ai le temps j'y jetterais un coup d'oeil :)

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  3. Après avoir eutrophié les lacs, voilà qu'on arrive à le faire au niveau des océans... Impressionnant.

    J'ai eu la chance de parcourir la côte est de l'Australie et de plonger sur la Grande Barrière, et cette analyse me parait à la fois très vraisemblable et très inquiétante.

    Les Australiens sont très ambivalents, à la fois très attentifs à l'environnement, et gros pollueurs comme d'ailleurs tous les pays étendus producteurs de matières premières.

    Toutefois je ne peux m'empêcher de me dire que le corail convertit des gigatonnes de CO2 en calcaire depuis des millions d'années, qu'il a survécu à des extrêmes climatiques et plusieurs extinctions massives, et qu'il survivra à celui-là aussi. En fait il NOUS survivra très probablement.

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  4. En cours de taxonomie, notre prof experte en echinodermes nous avait dit qu'il était possible que les coraux repoussent mieux après le passage des Acanthaster, que justement ça stimulait leur croissance. Enfin forcement si ces passages sont fréquent les coraux n'ont de toute façon pas le temps de profiter de leur stimulation... Puis même si c'était le cas ce n'est pas une raison pour déverser nos déchets dans la mer...
    Enfin voilà quelque chose qui au moins ferra plaisir a mes chers amis les mollusques. D'ailleurs les tritons sont de très jolis coquillages.

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  5. Si je comprends bien, cette étoile de mer une fois à l’âge adulte se nourrit *uniquement* de coraux. Si les coraux disparaissaient totalement, les étoiles de mer disparaîtraient également totalement. En pratique, la diminution de la quantité de coraux à manger pèse sur la survie des étoiles de mer, elles se reproduisent moins, ça laisse un répit au corail, etc.

    Bref, on est dans une dynamique typique de Lotla-Volterra, les deux populations évoluent de façon cyclique avec un décalage des pics de population. C’est ce que tu décris avec les outbreaks.

    En enrichissant l’environnement on augmente la fécondité de l’étoile de mer (en augmentant la survie des larves), donc on perturbe le cycle, mais a priori on ne peut pas aboutir à l’extinction de cette façon, simplement à une modif du cycle. Mais il y a peut-être d’autres facteurs...

    Comme d’habitude, j’achète toutes tes références biblio et je te félicite pour ce stimulant morceau de pingouin !

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  6. Nico : Oui, tu sais, dans la majeure partie des cas, la prédation a du bon. Elle permet de réduire les compétitions interspécifiques (quand le prédateur s'attaque spécifiquement aux espèces compétitives), pour certains organismes comme les plantes, la levée de la dominance apicale permet à la plante de repartir de plus belle, pour les coraux, ça permet de promouvoir la diversité.

    Bref, la nature fait de jolis équilibres, mais quand on les perturbe un peu trop fort, les balances s'effondrent.

    Hervé : hummm Lotka Volterra. J'en ai mangé ce semestre ! En fait dans ce cas là on a plein d'interaction : qualité de la nourriture pour l'étoile au stade larvaire qui varie (style pullulation), densité du corail pour l'adulte, etc.

    En plus , j'ai pas précisé dans mon article, car ça aurait fait trop lourd, mais le fait qu'on enrichisse le milieu créer un shifting dans la population de phytoplancton, où d'une dominance des picoplanctons on passe à une dominance des nano et micro planctons, qui sont la nourriture de prédilection des larves d'étoiles !

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  7. Ha et Nico, dans le reportage que je mets en ref, y a une scène absolument merveilleuse d'un triton qui chasse une étoile. Ils ont du accélérer la scène pour qu'on s'endorme pas devant, mais franchement, respect. J'adore les mollusques, ils ont une classe terrible.

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  8. Je n'ai pas reussi à trouver ta vidéo mais j'en ai trouvé une autre où on voit ce genre de scene sur youtube. Effectivement ce n'est pas très vif. Même si les mollusques seront toujours mes chouchoux j'ai un coup de coeur pour les echinodermes donc cette scène dechire mon âme :( J'avais trouvé une vidéo plus touchante sur un escargot terrestre qui en mangeait un autre...

    Moi j'aimerais bien que tu expliques ce qu'est le shifting si possible...

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  9. Alors ce que j'appelle un shifting, pour parler en général, c'est simplement un changement dans la proportion des espèces en place.
    La taille du plancton dans les zones tropicales dépend de la charge en nutriment. Quand il y en a très peu, seule les espèces toutes petites survivent : le picoplancton. Plus le milieu s'enrichit, plus des espèces de grande taille apparaissent : dans l'ordre, le nano, puis le microplancton.
    Et c'est exactement ce qui se passe ici avec la charge en nutriment qui augmente avec les "run-offs".

    Pour plus de détails, je te cop-col une partie de l'article :

    Feeding experiments have demonstrated that A. planci larvae feed predominantly on phyto-plankton in the >2um size class, whereas pico-plankton does not constitute
    a large part of their diet (Okaji, 1996). Photosynthetic pico-plankton (0.2 to 2um) are the dominant component of phyto-plankton assemblages in tropical waters in normal low nutrient conditions (Stockner and Antia, 1986) and in the GBR (Furnas and Mitchell,1997). However, as phyto-plankton biomass increases in
    response to nutrient enrichment from events such as terrestrial runoff and upwelling, the composition of the phyto-plankton also shifts towards larger size classes (Revelante and Gilmartin, 1982; Furnas and Mitchell,
    1986; Furnas and Mitchell, 1987; Furnas, 1989; Ayukai,1992). Beers and Stewart (1969) have shown the importance of nano- and pico-plankton (0.2–20um) in the overall phyto-plankton community and that higher populations
    of micro-plankton (20–200um), the "classical"
    plankton (Fenchel, 1988), are associated with more nutrient rich conditions, while in oligotrophic waters pico- (0.2–2lm) and nanoplankters (2–20lm) predominate.

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  10. Lydie, je t'ai envoyé un mail (à tes deux bàl), l'as-tu lu (et lireli) ?

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  11. Bravo Lydie, très bon article. J'adore ta manière d'expliquer simplement un phénomène qui ne l'est pas. L'article se lit très facilement et avec un réel plaisir on arrive à la fin s'en même s'en rendre compte! Encore bravo!!

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  12. Hey hey, merci pour les gentils commentaires!

    Hervé j'ai bien eu ton mail, je viens de finir les partiels et je pars au ski mardi!!
    Si tu veux, demain on peut faire ce café même si je suis débordée!
    Et j'écris plus en ce moment , pas par manque d'inspi, mais parce que j'ai plus accès à science direct : la loose...

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