Le 5e rapport du GIEC de 2013 a estimé que l’acidité des océans devrait augmenter de 170% d’ici 2100. Nous savons que nos activités industrielles produisent des quantités massives de CO2 qui s’échappe dans l’air. On sait également que cette augmentation de la concentration de CO2 atmosphérique a de lourdes conséquences, et notamment sur l’effet de serre et le réchauffement climatique. Cependant, un autre effet souvent ignoré, et parfois appelé « l’autre problème du CO2 », est la dissolution d’une partie de ce carbone (environ 30%) dans les océans, provoquant également un ensemble de conséquences sur les écosystèmes marins.
L’absorption du CO2 par l’océan
L’océan absorbe le CO2 (ou dioxyde de carbone) comme une véritable pompe à carbone. Il existe, dans différentes localisations géographiques sur Terre, des zones où du CO2 s’échappe naturellement de l’océan, et des zones (généralement tropicales, aux endroits où l’eau chaude se refroidit car le dioxyde de carbone est plus soluble dans l’eau froide) où celui-ci est absorbé. Le principe est le suivant : il existe, à la surface des océans, agissant comme l’interface entre deux milieux distincts, un équilibre entre la quantité de CO2 libre dans l’air et dissous dans l’eau. Ainsi, lorsque la concentration de CO2 atmosphérique augmente, cet équilibre se trouve rompu, et pour le rétablir, une partie de ce dioxyde de carbone est dissous dans l’eau. La finalité de cette action répétée est une augmentation du dioxyde de carbone marin. C’est une bonne chose pour l’atmosphère, qui se retrouve allégée en composés polluants, mais ce n’est pas nécessairement une bonne nouvelle pour le milieu marin. La molécule de CO2, une fois dissoute, réagit avec l’eau pour former de l’acide carbonique (H2CO3), qui peut lui-même se décomposer en carbonate (CO32-), mais surtout en ions hydrogène (H+), directement responsables du caractère acide du milieu (1). L’acidité se mesure grâce à une grandeur physique, le pH (compris entre 0 et 14). Le pH se calcule justement à partir de la quantité d’ions hydrogène (H+) présents. Plus il y a d’ions hydrogène, plus le milieu est acide, et plus le pH est faible. A noter que l’opposé d’un composé acide est un composé basique, et le correspondant des ions hydrogène (H+) sont les ions hydroxyde (HO—). Ainsi, l’augmentation de la quantité de dioxyde de carbone atmosphérique entraîne une chaîne de réactions aboutissant à la création des ions responsables de l’acidité.
CO2 + H2O -> H2CO3 -> CO32- + 2H+ (1)
Cela a, bien entendu, des effets sur les organismes vivants du monde marin, qui tentent de s’adapter à ce changement d’environnement via différents modes de réponse.
Un phénomène complexe
On observe des migrations, des évolutions génétiques, ou encore des réarrangements de communautés. Cela dit, ces réponses peuvent être réussies ou devenir des mal-adaptations à long terme, entraînant une menace pour les espèces concernées. En effet, si elle est mal adaptée à son environnement, une espèce a de fortes chances de s’éteindre. Il est important de noter, en revanche, qu’à cause de la complexité et la diversité des écosystèmes marins, il est très difficile de prévoir et de mesurer les conséquences de ce changement d’environnement sur les différentes espèces animales et végétales. En effet, d’une part, les effets peuvent se manifester après un certain laps de temps et ne seront pas forcément détectables immédiatement. D’autre part, si les techniques utilisées sont souvent des reconstitutions en conditions contrôlées en laboratoire, ces conditions environnementales peuvent être très délicates à reproduire. D’autant plus que l’acidification n’est pas un phénomène homogène et peut ainsi varier d’une zone géographique à une autre, et peut même varier en fonction de la profondeur.
Les conséquences sur la biodiversité marine
Néanmoins, quelques résultats ont pu être produits par certaines études. Par exemple, le processus de calcification est le nom donné à la fabrication de la calcite, un minéral qui compose les exosquelettes de certains coraux ou phytoplanctons, ou les coquilles de certains mollusques. La calcification est mise en péril par l’augmentation de l’acidité ambiante. En effet, les minéraux nécessaires à la calcification sont plus facilement dissous, il y en a donc moins d’une part, et d’autre part, leur cristallisation demande davantage d’énergie. Ainsi, les organismes vivants ont moins d’énergie pour d’autres fonctions vitales comme la reproduction ou la croissance, et cela a un impact négatif sur leur population. Les phytoplanctons, en particulier, sont des micro-organismes unicellulaires importants dans la chaîne alimentaire des écosystèmes marins, puisqu’ils en sont le premier maillon. Ils jouent même un rôle dans la régulation du climat puisqu’ils utilisent une partie du CO2 dissous dans l’eau de mer pour mener à bien leur croissance, via la réaction de photosynthèse (2).
La photosynthèse est une réaction nécessaire à la croissance des organismes végétaux. C’est une réaction chimique qui consomme du dioxyde de carbone et de l’eau pour former, avec l’aide de l’énergie lumineuse émanant des rayons du Soleil, de l’oxygène et du glucose, qui seront ensuite utilisés comme source d’énergie pour vivre, de la même manière que les animaux et les humains lors d’une réaction appelée respiration (3).
6CO2 + 6H2O + énergie -> 6O2 + C6H12O6 (2)
6O2 + C6H12O6 -> 6CO2 + 6H2O + énergie (3)
Bien qu’on ait observé que certaines souches de phytoplanctons pouvaient ne pas être affectées par (voire bénéficier de) l’acidification des océans, il a été prouvé par le Centre européen de recherche et d’enseignement des géosciences de l’environnement (CEREGE) qu’une population méditerranéenne de phytoplanctons a vu son nombre d’individus chuter de 30% en 13 ans. Une fois de plus, cela n’est pas sans conséquences sur le reste de la chaîne alimentaire océanique, et l’effet climatique pourra s’accélérer davantage si ses ralentisseurs disparaissent.
On note donc des effets néfastes de l’acidification des océans sur les phytoplanctons, les coraux, les algues, les mollusques, et même sur certains poissons, puisqu’on a pu démontrer que l’acidité ambiante avait un impact sur leurs activité sensorielles comme l’audition et l’olfaction.
Les effets sur les activités humaines
Mais le monde marin n’est pas la seule victime. Les humains, bien que responsables de ce phénomène par les activités industrielles, souffrent également de ce dérèglement au niveau géoéconomiques. Par exemple, de nombreuses activités touristiques ou écotouristiques comme la pêche de loisir ou la plongée sous-marine sont menacées par l’acidification des océans.
De plus, les populations de coraux ont un effet protecteur de l’érosion des vagues pour les côtes, ce qui signifie que leur disparition aurait des impacts importants sur les infrastructures littorales.
Néanmoins, même si le phénomène d’acidification des océans et les réponses biologiques qui en résultent sont aujourd’hui de mieux en mieux comprises par la communauté scientifique internationale qui se mobilise de plus en plus, la plupart des découvertes découlant des études ne font pas l’unanimité. Il reste un important travail de recherche sur les effets de l’acidification des océans à différents niveaux, que ce soit sur les écosystèmes marins, les organismes vivants, ou encore les activités humaines. C’est un travail qui demande de conduire des recherches pluridisciplinaires, c’est-à-dire qui englobe plusieurs domaines distincts afin de comprendre tous les enjeux de ces évolutions. Ainsi, des appels sont lancés par le ministère chargé de l’environnement et la Fondation pour la recherche sur la biodiversité afin de financer des projets pertinents de recherche dans le cadre de l’identification de ces effets de manière plus précise et plus approfondie.
Il reste à noter que même si ce phénomène est une des principales menaces pour la biodiversité marine, ce n’est pas la seule : le réchauffement climatique, le dérèglement des proportions d’oxygène marin, ou encore la pression anthropique, sont également des phénomènes néfastes puisant leur origine dans les activités industrielles.
L’acidification des océans n’est pas prête de s’arrêter. En fait, il n’est pas possible d’empêcher sa progression. Cependant, plusieurs solutions sont aujourd’hui envisagées pour la limiter et ainsi pallier au mieux les différentes conséquences néfastes qu’elle peut avoir sur la biodiversité et l’économie. Ces solutions d’amélioration sont plus ou moins réalistes et plus ou moins désirables, comme une idée qui consistait à introduire des composés basiques dans l’océan afin de rééquilibrer le pH de celui-ci. Cela aurait naturellement d’autres conséquences encore sur l’environnement et n’est donc pas idéal. La seule solution réellement envisageable, même si elle n’est pas celle dont les effets seront les plus rapides, s’attaque à la racine du problème et consiste simplement à réduire nos émissions de CO2 atmosphériques afin de limiter l’augmentation de la concentration de carbone tant dans l’air que dans l’océan, faisant ainsi d’une pierre deux coups.
Pour aller + loin :
